iteratorc++用法詳解

一、iterator用法

在 C++ 中，迭代器 (Iterator) 是一個非常重要的概念，在 STL 中被廣泛應用。作為 C++ 的核心組成部分，迭代器是一種抽象的數據類型，被用來指向容器中的元素，並能夠遍歷這些元素。

以下是使用 vector 容器的迭代器遍曆元素的示例代碼：

#include 
#include 

int main() {
  std::vector vec{1, 2, 3, 4, 5};
 
  // 迭代器遍歷 vector 容器
  for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
     std::cout << *it << " ";
  }
  return 0;
}

在這個示例中，迭代器通過 begin() 和 end() 實現對 vector 容器的遍歷操作。其中，begin() 函數返回容器的第一個元素的迭代器，而 end() 函數則返回後一個元素的迭代器。在遍歷時，使用迭代器指向的元素需要使用 * 符號進行訪問。

二、iteratorc用法

除了迭代器的基本操作，還有一些高級用法被稱為 iteratorc（Iterator Categories），主要分為輸入迭代器、輸出迭代器、前向迭代器、雙向迭代器和隨機訪問迭代器五種。這五種迭代器類型在 STL 中被廣泛應用，並且其中的任何一種操作，都可以通過具有指定抽象級別的操作實現。

下面的示例對五種迭代器類型進行了詳細解釋：

#include 
#include 
#include 
#include 

int main() {
  std::vector vec{1, 2, 3, 4, 5};
  std::list lst;

  // 輸入迭代器示例
  std::copy(vec.begin(), vec.end(), std::back_inserter(lst));
  for (auto it = lst.begin(); it != lst.end(); ++it) {
    std::cout << *it << " ";
  }
  std::cout << std::endl;

  // 輸出迭代器示例
  std::ostream_iterator out_it(std::cout, " ");
  std::copy(vec.begin(), vec.end(), out_it);
  std::cout << std::endl;

  // 前向迭代器示例
  std::forward_list flst{1, 2, 3, 4, 5};
  auto it = flst.before_begin();
  for (auto end = flst.end(); it != end; ++it) {
    std::cout << *it << " ";
  }
  std::cout << std::endl;

  // 雙向迭代器示例
  std::list l{1, 2, 3, 4, 5};
  auto dl_it = l.begin();
  std::advance(dl_it, 3);
  l.insert(dl_it, -1);
  for (auto it = l.begin(); it != l.end(); ++it) {
    std::cout << *it << " ";
  }
  std::cout << std::endl;

  // 隨機訪問迭代器示例
  std::vector v{1, 2, 3, 4, 5};
  auto r_it = v.begin() + 2;
  std::cout << *r_it << " ";
  std::cout << r_it[1] << std::endl;

  return 0;
}

三、itisbefore用法

itisbefore (is iterator before) 是一個常用的迭代器比較函數，用於比較迭代器的大小。

下面是一個示例代碼：

#include 
#include 
#include 

int main() {
  std::vector vec{3, 7, 2, 5, 1, 9};
  auto min_it = std::min_element(vec.begin(), vec.end());
  auto max_it = std::max_element(vec.begin(), vec.end());

  if (std::is_sorted(vec.begin(), vec.end())) {
    std::cout << "vec is sorted." << std::endl;
  } else {
    auto b_it = std::is_sorted_until(vec.begin(), vec.end());
    std::cout << "vec is not sorted, first unsorted element is: " << *b_it << std::endl;
  }

  if (std::is_sorted(vec.begin(), min_it, std::less())) {
    std::cout << "First part of vec is sorted." << std::endl;
  } else {
    std::cout << "First part of vec is not sorted." << std::endl;
  }

  if (std::is_sorted(max_it, vec.end(), std::greater())) {
    std::cout << "Second part of vec is sorted." << std::endl;
  } else {
    std::cout << "Second part of vec is not sorted." << std::endl;
  }

  return 0;
}

在這個示例中，使用了 is_sorted 和 is_sorted_until 函數判斷了 vec 是否已經排序。此外，使用了 std::less 和 std::greater 比較函數分別對前半部分和後半部分進行了排序比較。

四、iterator介面的用法

在 STL 中，迭代器實現了一些通用的介面，包括大小、增減、比較等等。這些介面使得使用迭代器時變得更為靈活和方便。

以下是一些基礎的迭代器介面示例代碼：

#include 
#include 

int main() {
  std::vector vec{1, 2, 3, 4, 5};

  std::cout << "First element of vec: " << *vec.begin() << std::endl;
  std::cout << "Last element of vec: " << *(vec.end() - 1) << std::endl;
  std::cout << "Size of vec: " << vec.size() << std::endl;
  std::cout << "Capacity of vec: " << vec.capacity() << std::endl;
  std::cout << "Distance between begin and end: " << std::distance(vec.begin(), vec.end()) << std::endl;

  return 0;
}

在這個示例中，使用 begin() 和 end() 獲取了 vector 容器的首尾元素的迭代器，並使用 distance() 函數計算了它們之間的距離。此外，還使用了 size() 和 capacity() 函數獲取 vector 容器的大小和容量。

五、itturnoutthat用法

有時，我們需要對一個容器執行一些類似過濾、查找、替換等操作。STL 為此提供了一系列專門的演算法，包括 find、remove、replace、reverse、transform、sort 等等。在這些演算法中，迭代器的應用非常廣泛。

下面是一個使用 find 函數查找容器中特定元素的示例代碼：

#include 
#include 
#include 

int main() {
  std::vector vec{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
  auto it = std::find(vec.begin(), vec.end(), 3);
  if (it != vec.end()) {
    std::cout << "Found element: " << *it << std::endl;
  } else {
    std::cout << "Element not found." << std::endl;
  }
  return 0;
}

在這個示例中，使用了 find 函數查找 vector 容器中值為 3 的元素。如果找到了，就輸出該元素的值，否則輸出「Element not found.」。

六、iterator方法的功能

迭代器除了基本操作和介面，還有一些高級的方法能夠提供更加強大的功能。

以下是一些示例代碼：

#include 
#include 
#include 

int main() {
  std::vector vec{1, 2, 3, 4, 5};

  std::fill_n(vec.begin(), 3, 0); // 填充前三個元素為 0
  for (auto x : vec) {
    std::cout << x << " ";
  }
  std::cout << std::endl;

  std::vector vec2;
  vec2.resize(vec.size() * 2); // 擴大容器大小
  std::copy_backward(vec.begin(), vec.end(), vec2.end()); // 倒序複製元素
  for (auto x : vec2) {
    std::cout << x << " ";
  }
  std::cout << std::endl;

  return 0;
}

在這個示例中，使用了 fill_n 函數將 vector 容器前三個元素設置為 0，使用 resize 函數擴大了容器的大小，並使用 copy_backward 函數倒序複製原容器的元素到新的容器中。

七、iterator讀法選取

在 C++ 中，迭代器通常是使用 auto 關鍵字進行類型推斷的，而不是手動指定迭代器類型。

以下是一些示例代碼：

#include 
#include 

int main() {
  std::vector vec{1, 2, 3, 4, 5};
 
  // 迭代器遍歷 vector 容器
  for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
     std::cout << *it << " ";
  }
  std::cout << std::endl;

  return 0;
}

在這個示例中，使用 auto 關鍵字推斷迭代器類型，並使用 *it 訪問迭代器指向的元素。

結論

本文對 C++ 中的迭代器進行了詳細的介紹，從基本操作、iteratorc 用法、itisbefore 用法、iterator 介面的用法、itturnoutthat 用法、iterator 方法的功能、iterator 讀法選取等多個方面進行了闡述。通過閱讀本文，相信讀者已經對迭代器的使用有了更深入的理解和掌握。