本博客適合於有C語言基礎並正在學習數據結構的同學
本博客參考了柳婼學姐的《從放棄C語⾔到使⽤C++刷算法的簡明教程》還加入的一些自己的理解。
看過本博客的同學在學習數據結構與算法這門課時會更方便。
PS：本來學c++的時候就想隨手寫一些STL的個人理解，結果一直咕咕咕，最近突然想起來，就全部總結出來。
學c++的好處
c++有許多別人寫好的容器，比如堆棧，隊列，優先隊列；算法函數，比如最著名的sort函數，O（nlogn）的時間複雜度，比手寫排序函數要好，還穩定，還有二分函數等等。另外c++向下兼容c，可以說c++是c的兒子，但這個兒子很出色，比他老爹（C）好用多了。
關於頭文件
c++的頭文件沒有想c一樣的.h擴展後綴，一般情況下C語言裏面的頭文件去掉.h然後再前面加個c就可以在c++裏繼續適用c語言的頭文件中的函數了。
PS：有些學過一點的同學經常用萬能頭#include<bits/stdc++.h>，在這裏還是建議不要這麼用，如果你是打比賽或者僅僅個人用什麼的無可厚非，但如果在公司或者上班後就會知道，這個萬能頭會嚴重拖慢編譯速度，因爲其鏈接的所有c++的頭文件，造成編譯過程中的鏈接變得非常慢，所以強烈不推薦適用！！！
命名空間using namespace std的解釋
這句話是使用std這個名稱空間，主要是爲了解決命名衝突問題，c++的一些常用函數什麼的都在其中統一命名，一般來說寫c++代碼都是需要這句話的，當然如果不想加，在某些c++特有命名前就要加一些代碼，如下
std:cin>>n;
比較麻煩，所以不如直接在include下加上去，一般是這樣
#include<iostream>
using namespace std;
cin和cout
cin、cout和scanf、printf一一對應，都在iostream這個頭文件裏，但用法不一樣，下面分別解釋一下
cin
cin語法如下
cin>>變量名;
cin比scanf要簡介很多，不用去記那些%d,%f什麼的，但有幾個缺點
- cin比scanf慢好多，畢竟簡單了就意味着內部實現要複雜很多
- cin在讀char類型是會自動忽略不可見字符（空格、回車、tab等），所以如果遇到對字符細處理的話，要麼用string，要麼老老實實用scanf（"%c"）
cout
cout語法如下
cout<<變量名;
同cin一樣，cout要比printf簡介許多，但同時也有cin的一些缺點：慢、char類型的處理不是特別好（c++在處理字符主要是string，後面會講），同時，想輸出回車有兩種方法
cout<<endl;
cout<<'\n';
平時學習用endl無可厚非，但如果是打acm比賽，或者pat考試的時候，最好還是用第二種，因爲endl很慢，似乎是要進行輸出流的同步，所以很慢。
另外，endl僅適用於cout，cin不能用！cin不能用！cin不能用！有見人用過，所以特別強調。
文件讀寫
cin和cout也是可以進行文件讀寫的，有兩種用法，具體用法如下
ifstream in("要讀取的文件名.後綴");
ofstream out("要寫入的文件名.後綴");
ifstream和ofstream在這裏都是一種變量類型，所以in和out在這裏僅僅是個名字。
新建過後，就可以用了，具體用法和cin、cout一樣，同時和cin、cout互不影響
直接修改輸入輸出流位置，語法如下
freopen("要讀取的文件名.後綴", "r", stdin);
freopen("要寫入的文件名.後綴", "w", stdout);
在代碼中加上上述兩端代碼，就可以直接用cin、cout文件了，但正常的從黑框框讀寫就無法進行了。
更多用法詳見博客
有關cin、cout慢的解決辦法
在代碼中加上一句ios::sync_with_stdio(false);
這句代碼的意思是關閉輸入輸出同步流，其速度要比scanf還要快，但必須注意，加上這句代碼後，就只能適用cin、cout了，不可cin和scanf混用，混用會出現意想不到的錯誤。
c++特有的bool變量
bool變量只有兩個值，false和true，以前c裏面都是int的0和1，這樣雖然也能用，但用一個8字節大小的去儲存僅有兩個值的值，有些浪費空間，所以就直接搞了一個bool出來。c++的bool會把所有非零值解釋爲true，零值解釋爲false，所以直接對其賦值也是可以的
STL的一些容器
c++自己構造了一些容器，主要用的是面向對象的方法，在這裏提前普及一點有關面向對象的語法。
相信大家一定早有耳聞面向對象需要new對象，但在本文章裏是不需要new的，需要new的是需要自己分配空間和釋放空間的（有點指針的感覺）。在者理僅僅介紹定義變量後適用的語法。具體如下
首先明確兩個概念，struct和class，兩個有點類似，又有點不一樣，如果你自己創建一個結構，因爲結構中的變量用的是.這個操作符，其實struct中也可以定義函數（嚴格來說應該叫方法），class和struct這一點一樣，可以定義值和方法，但class比較高級，class可以繼承，這是面向對象的知識，等以後學到就明白了。
另外在面向對象的思維裏，class裏定義的值是不可以暴漏的，這是很危險的事情，所以在面向對象的思維的，對象內的值的增刪查改只能通過方法，也就是操作符.來調用方法。語法如下
類名.類方法(參數);
知道這一點就可以愉快的使用STL裏的一些容器了。
c++裏的string
在處理字符串的時候，c語言是建一個字符串數組，要考慮其大小，對數組的操作也非常不方便，所以c++特別構建了string容器（在頭文件string裏），這是一個可變字符串，在定義的時候不需要定義其大小，string會根據傳入的字符自己分配大小，非常方便。語法如下
string 變量名;
賦值
在c裏面一個字符是'字符'這樣的，而在c++裏多了字符串"字符串"用字符串直接賦值，當然也可以當作字符串數組直接使用，賦值修改查詢都沒問題。
讀寫
讀入string僅能使用cin和cout，其他如scanf等都不可使用。
連接
這是string最nb 的地方，字符串拼接可以直接用符號+，語法如下
連接後字符串 = 待連接字符串a + 待連接字符串b;
s = s1 + s2；
方法
常用方法
s.size();
s.length();
/*兩個都是求字符長度，沒有本質區別
只是前一個代替c中char的求長度函數
後一個是STL本身的慣例size函數*/
s.find(s1);//查找子串
s.substr(num1,num2);
//截取字符串從num1到num2(省略即爲到末尾)的子串，有返回值
ans = s.substr(num1,num2);
還有很多，不在一一贅述，有興趣可以去看官方文檔或者直接去看string的源碼。
c++裏的vector
之前c語言用int num[];定義數組，缺點是不能隨意改變長度，c++裏有了vector（在頭文件vector裏），翻譯爲矢量，但還是習慣叫其動態數組或者不定長數組更合適。語法如下
vector<數據類型> 名稱(長度,初值);
PS：括號及其內容可省略。
查值及改值
vector可以像數組那樣直接用[]進行查改操作。
常用方法
下面將以一個名爲v的vector介紹一下vector的常用用法
v.size();//返回求長度
v.push_back(元素名);//在末尾添加元素，必須是定義的元素，否則會報錯
v.begin();//返回第一個元素的迭代器
v.end();//返回最後一個元素後面一個元素的迭代器
同string，vector還有很多方法，有興趣的可以去看官方文檔或者直接看vector源碼
有關迭代器的知識會在介紹完容器後統一講解，可以暫時先理解爲指針。
強調：end方法返回的是最後一個元素後面一個元素的迭代器
PS：這裏可能有同學會問，爲什麼end方法返回的是尾元素後面一個元素的迭代器，這裏會在講解sort函數的時候詳細展開。
c++裏的set
set是一個集合（在頭文件set裏），一個set沒有相同的元素，並且set會按照元素進行從小到大的排序（如果是自定義的數據結構，則需要重載運算符），其底層實現是一顆紅黑樹（有興趣的小夥伴可以去找找什麼是紅黑樹），語法如下
set<數據類型> 名稱;
下面將以一個名爲s的集合介紹一下set的常用用法
s.insert(元素);//向集合s裏插入一個元素
s.erase(元素);//刪除集合s中的元素
s.size();//返回集合s的大小
s.begin();//返回集合中第一個元素的迭代器
s.end();//返回集合中最後一個元素後面一個元素的迭代器
s.find(元素);//返回集合s中的元素的迭代器，如果沒有則返回的是s.end()
同vector，set還有很多方法，有興趣的可以去看官方文檔或者直接看set源碼
c++裏的map
map是指映射，在c的時候學了數組，那是數字對數字的影射，但某些時候，也需要在其他數據結構間進行映射，所以就有了map（在頭文件map裏）,可以實現不同數據結構之間的映射，並對所有鍵值按照從小到大排序，其底層實現是哈希，哈希在理論上有着O（1）的複雜度，算是查找結構的非常快的一種了，其具體實現會在數據結構課上詳解說明，在此不在贅述，下面介紹用法，首先是語法
map<key數據結構，value數據結構> 名稱;
其用法和數據基本相似，且數組下邊不再僅是數字，數組下標取決於key數據結構，下面以map<string,int> m;舉例說明
m["hello"]=2;
m["world"]=3;
接下來介紹幾個常用方法
m.begin();//數據m的第一個數據的迭代器
m.end();//m的最後一個數據的下一個數據的迭代器
m.size();//m的數量
map<string,int>::iterator p;//迭代器的定義
p->first;//該迭代器位置的key鍵值
p->second;//該迭代器位置的value鍵值
其實map的方法用的倒不是很多，只要是用其O（logn）時間的查刪改，O（logn）的這幾個操作比便利快很多，在默寫數據量比較大的情況或者數據不是數字是特殊數據的情況下，map的用處就特別明顯了。
同set，map還有很多方法，有興趣的可以去看官方文檔或者直接看map源碼
c++裏的stack
stack就是數據結構最基礎的堆棧，c++內部實現了這個數據結構，在寫某些題時可以不在考慮堆棧的實現，而直接使用，其在stack頭文件中，語法如下
stack<數據類型> 名稱;
下面以stack<int> s;介紹其常用方法
s.push(num);//將元素num壓入堆棧中
s.pop();//將堆棧中的第一個元素pop，不返回該元素
s.top();//返回堆棧中的第一個元素但不pop
s.size();//返回堆棧大小
s.empty();//判斷堆棧是否爲空，爲空則返回true，否則返回false
常用用法基本上就這麼幾個，還有幾個高級用法不在贅述，想了解的可以去看官方文檔或者直接看stack源碼
c++裏的queue
queue也是數據結構課上比較基礎的數據結構，其在queue頭文件中，語法如下
queue<數據類型> 名稱;
下面以queue<int> q;介紹其常用方法
q.push(num);//將元素num壓入隊列中
q.pop();//將隊列的第一個元素pop掉
q.front();//返回隊列中的第一個元素
q.back();//返回隊列中的最後一個元素
q.size();//返回隊列的大小
q.empty();//判斷隊列是否爲空，爲空則返回true，否則返回false
常用用法基本上就這麼幾個，還有幾個高級用法不在贅述，想了解的可以去看官方文檔或者直接看queue源碼
PS：c++有關隊列的還有雙端隊列（deque），有興趣的可以去了解一下。
c++裏的unordered_map和unordered_set
unordered_map在頭文件unordered_map裏，unordered_set在頭文件unordered_set裏。
unordered_map和unordered_set與map和set的區別是，後者會按照鍵值對其進行從小到達的排序，而前者省去了這個過程，前者的速度會快於後者，所以在打acm的時候，如果出現使用後者超時是，就可以將後者改爲前者而縮短代碼運行時間。
兩者用法基本一樣。
c++裏的bitset
bitset用來處理一些二進制問題，在pat和平時上課不這麼用，但在acm的裏會有處理二進制的問題，用bitset會方便很多，其頭文件是bitset，語法如下
bitset<位數> 名稱（十進制大小）;
括號中不僅可以傳數字，還可以傳字符串。
下面以bitset<10> b(100);來介紹其常用方法
b.any();//b中是否存在1的二進制位
b.none();//b中不存在1嗎？
b.count();//b中1的二進制爲的個數
b.size();//b的二進制爲的個數
b.test(num);//下標爲num的位置是否爲1
b.set(num);//把b的下標num處置爲1
b.reset();//所有位歸零
b.reset(num);//下標num處置0
b.flip();//b按位取反
bitset很快，其原因似乎是因爲其內部是個cache？（我瞭解的不多，因爲確實不常用），想了解更多的可以去看官方文檔或者直接看bitset源碼
c++裏的迭代器
迭代器的英文是iterator，所以其在c++中的定義也離不開iterator，下面以vector<int>的迭代器簡述一下其語法
vector<int>::ioerator p;
這樣我們就定義了一個名爲p的迭代器，其實迭代器和指針有點像，但有和指針不是那麼一樣，所以可以把迭代器理解爲進階的指針。筆者感覺，迭代器的主要用處就是爲一些STL的容器提供了另一種遍歷方式。最實用的就是map容器，在未知map鍵值的情況下想遍歷，map的方法裏並未提供，但我們可以用迭代器遍歷。下面以map<string,int> m;爲例，示範一下遍歷語法
map<string,int> m;
m["a"]=1;
m["b"]=2;
m["c"]=3;
map<string,int>::iterator p;
for(p = m.begin() ; p != m.end() ; p++)
cout<<p->first<<" "<<p->second;
for(auto p = m.begin();p != m.end();p++)
cout<<p->first<<" "<<p->second;
這樣輸出的就是map中所有的鍵值和value值
PS：auto：聲明。其可以讓編譯器根據初始值類型直接推斷變量類型，用在迭代器中，可以代替一大長串的迭代器類型聲明。
c++中的sort
sort函數是c++中筆者認爲最好的函數了，我們平時好多題目或者大作業都會有排序的情況，手寫快排，基本上得調試好久，冒泡或者選擇又太慢，所以sort內置寫好了快排（O（logn）），還是比你手寫的快排好上挺多得快排。筆者入坑c++完全是因爲sort得方便。下面介紹sort得用法
sort(待排序容器頭元素位置，待排序容器尾元素後一個位置，排序規則函數名);
PS：這裏對應上面end方法爲什麼對應容器尾元素後一個元素的迭代器
先說簡單得把，比如我有一個數組num，我要對其第0個到第9個數字進行排序，那麼我可以這樣寫
sort(num,num+10);
sort(num,num[10]);
sort(num,num+10,greater<int>() );
sort(num,num+10,less<int>() );
其中第一個和第二個一樣，都會把num中得第0個到第9個數字進行排序，順序是從小到大（默認）。而如果第三個參數傳入的話，會按照第三個參數的規則進行排序，上面第三個傳入的是greater<int>(),會把數字按照從大到小排序，第四個傳入less<int>();會按照從小到大排序。
當然，也可以自己寫排序規則，比如
bool cmp(int a,int b){
return a>b;
}
如果sort(num,num+10,cmp);這樣，就會按照從大到小的順序排序。
當然，如果有雙關鍵字或者多關鍵字排序，也可以，比如
struct node{
int num;
string s;
}
bool cmp(node a,node b){
if(a.num!=b.num)
return a.num>b.num;
else
return a.s>b.s;
}
這樣排序後，就會按照num先排序，num相同的情況下，再按照s排序
c++裏的重載運算符
重載運算符比較常用的地方是複數運算，矩陣運算和圖論上向量的運算等一些結構上的運算，比如圖中的座標，對每個運算去寫一個函數，每次調用時都用函數，寫起來複雜還不容易懂，這裏如果對座標結構來說用±*/符號就好理解一些，所以就有了重載運算符，下面是重載運算符語法：
返回類型 operator重載符號（const 類型& 參數1名，const 類型& 參數2名）{
運算規則;
}
下面以向量來舉例
struct point{
int x,y;
}
point operator+(const point& a,const point& b){
point ans;
ans.x=a.x+b.x;
ans.y=a.y+b.y;
return ans;
}
int operator*(const point& a,const point& b){
return a.x*b.x+a.y*b.y;
}
int main(){
point p1,p2;
p1.x=1;
p1.y=2;
p2.x=2;
p2.y=1;
point p_plus;
p_plus=p1+p2;
int num;
num=p1*p2;
}
定義了一個point的結構體，重載+，*運算符，兩個向量相加，返回的應該是個point的類型，其x值應爲+號前後的x值相加，其y值應爲+號前後的y值相加。同理，兩個向量相乘就如上述代碼所示。
同理，在sort內，可以不傳比較函數的參數，而重載運算符<達到比較的目的。
c++裏的 lower_bound
lower_bound有一個兄弟upper_bound，但後者不常用，lower_bound的功能是返回非遞減序列內的第一個大於等於傳入元素的位置，後者是返回大於。兩者都用的是二分的方法，時間複雜度O（logn），在線性查找方面速度很快，但傳入的序列必須爲有序序列（從小到大）。語法如下
lower_bound(容器.begin(),容器.end(),帶查找元素);
PS：如果是自己構建的結構體，就要重載<運算符以確保其比較時的正確性。
一般來說lower_bound都要配合者sort使用。
c++裏的priority_queue
priority_queue是優先隊列，特別好用，其複雜度只有O（logn），並且可以快速得到最大元素，其內部實現爲大小頂堆，其在queue的頭文件中，語法如下
priority_queue<參數類型> q;
priority_queue<參數類型，容器<類型>，less|greater<類型> > q;
第一個是比較簡單的，創建後是大頂堆，而如果想要創建小頂堆的話，需要按照第二種定義隊列，容器一般爲vector，less和greater決定其是大還是小，類型如果是自定義的話則需要重載判斷運算符。
常用方法
q.empty();//如果隊列爲爲空，返回真
q.pop();//pop出第一個元素
q.push(元素);//壓入一個元素
q.size();//返回隊列大小
q.top();//返回隊列中第一個元素
結語
寫了好久終於寫完了，可能還有沒寫上去的待補充。
在結尾說幾句話，編程是一門實踐性很強的課程，它和理論課程不一樣，背背知識點就行了，還需要親自上手把代碼敲出來，理解每種數據結構的抽象含義，思考每種數據結構的實現方法，手敲出每種數據結構，纔是學數據結構的正確方法，如果一味的搬代碼，Ctrl+c&Ctrl+v（雖然碼農確實是代碼的搬運工），但基礎知識你都搬運，以後工作後怎麼期望你能寫出足夠好的代碼呢？
另外作爲計算機類專業的學生，自學能力以及查資料的能力是很重要的，課本上的知識固然重要，但課本畢竟是幾年前編的，一本書從創作直到送到你手裏做較次啊起碼要經過5年，這5年的迭代更新，就讓書本上的一些知識被淘汰了，所以查找最近的資料是很必要的技能。最好的方式是直接去官網看官方文檔或者直接看源碼，你可能會說，官方文檔都是英文，我英語不好看不懂，源碼我也看不懂。我想說的是，筆者英文也不好，但還是會偶爾去官方文檔看看瞅瞅的（谷歌翻譯是個好東西），或者去查中文翻譯（雖然翻譯也會有些延遲），但最重要的是學習，跟緊潮流，跟緊時代。