5.2 訪問結(jié)構(gòu)成員

為了訪問結(jié)構(gòu)的成員，我們使用成員訪問運(yùn)算符（.）。成員訪問運(yùn)算符是結(jié)構(gòu)變量名稱和我們要訪問的結(jié)構(gòu)成員之間的一個句號。

下面的實例演示了結(jié)構(gòu)的用法：

#include <iostream>
#include <cstring>using namespace std;// 聲明一個結(jié)構(gòu)體類型 Books 
struct Books
{char  title[50];char  author[50];char  subject[100];int   book_id;
};int main( )
{Books Book1;        // 定義結(jié)構(gòu)體類型 Books 的變量 Book1Books Book2;        // 定義結(jié)構(gòu)體類型 Books 的變量 Book2// Book1 詳述strcpy( Book1.title, "C++ 教程");strcpy( Book1.author, "Runoob"); strcpy( Book1.subject, "編程語言");Book1.book_id = 12345;// Book2 詳述strcpy( Book2.title, "CSS 教程");strcpy( Book2.author, "Runoob");strcpy( Book2.subject, "前端技術(shù)");Book2.book_id = 12346;// 輸出 Book1 信息cout << "第一本書標(biāo)題 : " << Book1.title <<endl;cout << "第一本書作者 : " << Book1.author <<endl;cout << "第一本書類目 : " << Book1.subject <<endl;cout << "第一本書 ID : " << Book1.book_id <<endl;// 輸出 Book2 信息cout << "第二本書標(biāo)題 : " << Book2.title <<endl;cout << "第二本書作者 : " << Book2.author <<endl;cout << "第二本書類目 : " << Book2.subject <<endl;cout << "第二本書 ID : " << Book2.book_id <<endl;return 0;
}

實例中定義了結(jié)構(gòu)體類型 Books 及其兩個變量 Book1 和 Book2。當(dāng)上面的代碼被編譯和執(zhí)行時，它會產(chǎn)生下列結(jié)果：

第一本書標(biāo)題 : C++ 教程
第一本書作者 : Runoob
第一本書類目 : 編程語言
第一本書 ID : 12345
第二本書標(biāo)題 : CSS 教程
第二本書作者 : Runoob
第二本書類目 : 前端技術(shù)
第二本書 ID : 12346

5.3?結(jié)構(gòu)作為函數(shù)參數(shù)

您可以把結(jié)構(gòu)作為函數(shù)參數(shù)，傳參方式與其他類型的變量或指針類似。您可以使用上面實例中的方式來訪問結(jié)構(gòu)變量：

#include <iostream>
#include <cstring>using namespace std;
void printBook( struct Books book );// 聲明一個結(jié)構(gòu)體類型 Books 
struct Books
{char  title[50];char  author[50];char  subject[100];int   book_id;
};int main( )
{Books Book1;        // 定義結(jié)構(gòu)體類型 Books 的變量 Book1Books Book2;        // 定義結(jié)構(gòu)體類型 Books 的變量 Book2// Book1 詳述strcpy( Book1.title, "C++ 教程");strcpy( Book1.author, "Runoob"); strcpy( Book1.subject, "編程語言");Book1.book_id = 12345;// Book2 詳述strcpy( Book2.title, "CSS 教程");strcpy( Book2.author, "Runoob");strcpy( Book2.subject, "前端技術(shù)");Book2.book_id = 12346;// 輸出 Book1 信息printBook( Book1 );// 輸出 Book2 信息printBook( Book2 );return 0;
}
void printBook( struct Books book )
{cout << "書標(biāo)題 : " << book.title <<endl;cout << "書作者 : " << book.author <<endl;cout << "書類目 : " << book.subject <<endl;cout << "書 ID : " << book.book_id <<endl;
}

當(dāng)上面的代碼被編譯和執(zhí)行時，它會產(chǎn)生下列結(jié)果：

書標(biāo)題 : C++ 教程
書作者 : Runoob
書類目 : 編程語言
書 ID : 12345
書標(biāo)題 : CSS 教程
書作者 : Runoob
書類目 : 前端技術(shù)
書 ID : 12346

5.4?結(jié)構(gòu)體的各個部分詳細(xì)介紹

• struct 關(guān)鍵字：用于定義結(jié)構(gòu)體，它告訴編譯器后面要定義的是一個自定義類型。

• 成員變量：成員變量是結(jié)構(gòu)體中定義的數(shù)據(jù)項，它們可以是任何基本類型或其他自定義類型。在 struct 中，這些成員默認(rèn)是 public，可以直接訪問。

• 成員函數(shù)：結(jié)構(gòu)體中也可以包含成員函數(shù)，這使得結(jié)構(gòu)體在功能上類似于類。成員函數(shù)可以操作結(jié)構(gòu)體的成員變量，提供對數(shù)據(jù)的封裝和操作。

• 訪問權(quán)限：與 class 類似，你可以在 struct 中使用 public、private 和 protected 來定義成員的訪問權(quán)限。在 struct 中，默認(rèn)所有成員都是 public，而 class 中默認(rèn)是 private。

5.5 指向結(jié)構(gòu)的指針

您可以定義指向結(jié)構(gòu)的指針，方式與定義指向其他類型變量的指針相似，如下所示：

struct Books *struct_pointer;

現(xiàn)在，您可以在上述定義的指針變量中存儲結(jié)構(gòu)變量的地址。為了查找結(jié)構(gòu)變量的地址，請把 & 運(yùn)算符放在結(jié)構(gòu)名稱的前面，如下所示：

struct_pointer = &Book1;

為了使用指向該結(jié)構(gòu)的指針訪問結(jié)構(gòu)的成員，您必須使用 -> 運(yùn)算符，如下所示：

struct_pointer->title;

讓我們使用結(jié)構(gòu)指針來重寫上面的實例，這將有助于您理解結(jié)構(gòu)指針的概念：

#include <iostream>
#include <string>using namespace std;// 聲明一個結(jié)構(gòu)體類型 Books 
struct Books
{string title;string author;string subject;int book_id;// 構(gòu)造函數(shù)Books(string t, string a, string s, int id): title(t), author(a), subject(s), book_id(id) {}
};// 打印書籍信息的函數(shù)
void printBookInfo(const Books& book) {cout << "書籍標(biāo)題: " << book.title << endl;cout << "書籍作者: " << book.author << endl;cout << "書籍類目: " << book.subject << endl;cout << "書籍 ID: " << book.book_id << endl;
}int main()
{// 創(chuàng)建兩本書的對象Books Book1("C++ 教程", "csdn", "編程語言", 12345);Books Book2("CSS 教程", "csdn", "前端技術(shù)", 12346);// 輸出書籍信息printBookInfo(Book1);printBookInfo(Book2);return 0;
}

輸出：

書標(biāo)題  : C++ 教程
書作者 : csdn
書類目 : 編程語言
書 ID : 12345
書標(biāo)題  : CSS 教程
書作者 : csdn
書類目 : 前端技術(shù)
書 ID : 12346

5.6?typedef 關(guān)鍵字

下面是一種更簡單的定義結(jié)構(gòu)的方式，您可以為創(chuàng)建的類型取一個"別名"。例如：

typedef struct Books
{char  title[50];char  author[50];char  subject[100];int   book_id;
}Books;

可以直接使用?Books?來定義?Books?類型的變量，而不需要使用 struct 關(guān)鍵字。下面是實例：

Books Book1, Book2;

可以使用?typedef?關(guān)鍵字來定義非結(jié)構(gòu)類型，如下所示：

typedef long int *pint32;pint32 x, y, z;

x, y 和 z 都是指向長整型 long int 的指針。

5.7?結(jié)構(gòu)體與類的區(qū)別

在 C++ 中，struct 和 class 本質(zhì)上非常相似，唯一的區(qū)別在于默認(rèn)的訪問權(quán)限：

• struct?默認(rèn)的成員和繼承是?public。
• class?默認(rèn)的成員和繼承是?private。

可以將?struct?當(dāng)作一種簡化形式的?class，適合用于沒有太多復(fù)雜功能的簡單數(shù)據(jù)封裝。

5.7.1 結(jié)構(gòu)體與函數(shù)的結(jié)合

可以通過構(gòu)造函數(shù)初始化結(jié)構(gòu)體，還可以通過引用傳遞結(jié)構(gòu)體來避免不必要的拷貝。

struct Books {string title;string author;string subject;int book_id;// 構(gòu)造函數(shù)Books(string t, string a, string s, int id): title(t), author(a), subject(s), book_id(id) {}void printInfo() const {cout << "書籍標(biāo)題: " << title << endl;cout << "書籍作者: " << author << endl;cout << "書籍類目: " << subject << endl;cout << "書籍 ID: " << book_id << endl;}
};void printBookByRef(const Books& book) {book.printInfo();
}

六?C++ vector 容器

C++ 中的 vector 是一種序列容器，它允許你在運(yùn)行時動態(tài)地插入和刪除元素。

vector 是基于數(shù)組的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但它可以自動管理內(nèi)存，這意味著你不需要手動分配和釋放內(nèi)存。

與 C++ 數(shù)組相比，vector 具有更多的靈活性和功能，使其成為 C++ 中常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之一。

vector 是 C++ 標(biāo)準(zhǔn)模板庫（STL）的一部分，提供了靈活的接口和高效的操作。

基本特性:

• 動態(tài)大小：vector?的大小可以根據(jù)需要自動增長和縮小。
• 連續(xù)存儲：vector?中的元素在內(nèi)存中是連續(xù)存儲的，這使得訪問元素非常快速。
• 可迭代：vector?可以被迭代，你可以使用循環(huán)（如?for?循環(huán)）來訪問它的元素。
• 元素類型：vector?可以存儲任何類型的元素，包括內(nèi)置類型、對象、指針等。

使用場景：

• 當(dāng)你需要一個可以動態(tài)增長和縮小的數(shù)組時。
• 當(dāng)你需要頻繁地在序列的末尾添加或移除元素時。
• 當(dāng)你需要一個可以高效隨機(jī)訪問元素的容器時。

要使用 vector，首先需要包含?<vector>?頭文件：

#include <vector>

6.1 創(chuàng)建 Vector

創(chuàng)建一個 vector 可以像創(chuàng)建其他變量一樣簡單：

std::vector<int> myVector; // 創(chuàng)建一個存儲整數(shù)的空 vector

這將創(chuàng)建一個空的整數(shù)向量,也可以在創(chuàng)建時指定初始大小和初始值：

std::vector<int> myVector(5); // 創(chuàng)建一個包含 5 個整數(shù)的 vector，每個值都為默認(rèn)值（0）
std::vector<int> myVector(5, 10); // 創(chuàng)建一個包含 5 個整數(shù)的 vector，每個值都為 10

or:

std::vector<int> vec; // 默認(rèn)初始化一個空的 vector
std::vector<int> vec2 = {1, 2, 3, 4}; // 初始化一個包含元素的 vector

6.2 添加元素

可以使用 push_back 方法向 vector 中添加元素：

myVector.push_back(7); // 將整數(shù) 7 添加到 vector 的末尾

6.3 訪問元素

可以使用下標(biāo)操作符 [] 或 at() 方法訪問 vector 中的元素：

int x = myVector[0]; // 獲取第一個元素
int y = myVector.at(1); // 獲取第二個元素

6.4 獲取大小

可以使用 size() 方法獲取 vector 中元素的數(shù)量：

int size = myVector.size(); // 獲取 vector 中的元素數(shù)量

6.5 迭代訪問

可以使用迭代器遍歷 vector 中的元素：

for (auto it = myVector.begin(); it != myVector.end(); ++it) {std::cout << *it << " ";
}

or 使用范圍循環(huán)：

for (int element : myVector) {std::cout << element << " ";
}

6.6 刪除元素

可以使用 erase() 方法刪除 vector 中的元素：

myVector.erase(myVector.begin() + 2); // 刪除第三個元素

6.7 清空 Vector

可以使用 clear() 方法清空 vector 中的所有元素：

myVector.clear(); // 清空 vector

實例：以下是一個完整的使用實例，包括創(chuàng)建 vector、添加元素、訪問元素以及輸出結(jié)果的代碼：

#include <iostream>
#include <vector>int main() {// 創(chuàng)建一個空的整數(shù)向量std::vector<int> myVector;// 添加元素到向量中myVector.push_back(3);myVector.push_back(7);myVector.push_back(11);myVector.push_back(5);// 訪問向量中的元素并輸出std::cout << "Elements in the vector: ";for (int element : myVector) {std::cout << element << " ";}std::cout << std::endl;// 訪問向量中的第一個元素并輸出std::cout << "First element: " << myVector[0] << std::endl;// 訪問向量中的第二個元素并輸出std::cout << "Second element: " << myVector.at(1) << std::endl;// 獲取向量的大小并輸出std::cout << "Size of the vector: " << myVector.size() << std::endl;// 刪除向量中的第三個元素myVector.erase(myVector.begin() + 2);// 輸出刪除元素后的向量std::cout << "Elements in the vector after erasing: ";for (int element : myVector) {std::cout << element << " ";}std::cout << std::endl;// 清空向量并輸出myVector.clear();std::cout << "Size of the vector after clearing: " << myVector.size() << std::endl;return 0;
}

以上代碼創(chuàng)建了一個整數(shù)向量，向其中添加了幾個元素，然后輸出了向量的內(nèi)容、元素的訪問、向量的大小等信息，接著刪除了向量中的第三個元素，并輸出刪除元素后的向量。最后清空了向量，并輸出清空后的向量大小。

輸出結(jié)果為：

Elements in the vector: 3 7 11 5 
First element: 3
Second element: 7
Size of the vector: 4
Elements in the vector after erasing: 3 7 5 
Size of the vector after clearing: 0

七 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

C++ 提供了多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，既有基礎(chǔ)的如數(shù)組、結(jié)構(gòu)體、類等，也有高級的 STL 容器如?vector、map?和?unordered_map?等。

下面詳細(xì)介紹 C++ 中常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其特點和用法。

7.1 數(shù)組（Array）

數(shù)組是最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于存儲一組相同類型的數(shù)據(jù)。

特點：

• 固定大小，一旦聲明，大小不能改變。
• 直接訪問元素，時間復(fù)雜度為 O(1)。
• 適合處理大小已知、元素類型相同的集合。

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
cout << arr[0]; // 輸出第一個元素

優(yōu)缺點：

• 優(yōu)點：訪問速度快，內(nèi)存緊湊。
• 缺點：大小固定，無法動態(tài)擴(kuò)展，不適合處理大小不確定的數(shù)據(jù)集。

7.2 結(jié)構(gòu)體（Struct）

結(jié)構(gòu)體允許將不同類型的數(shù)據(jù)組合在一起，形成一種自定義的數(shù)據(jù)類型。

特點：

• 可以包含不同類型的成員變量。
• 提供了對數(shù)據(jù)的基本封裝，但功能有限。

示例：

struct Person {string name;int age;
};
Person p = {"Alice", 25};
cout << p.name << endl; // 輸出 Alice

7.3 類（Class）

類是 C++ 中用于面向?qū)ο缶幊痰暮诵慕Y(jié)構(gòu)，允許定義成員變量和成員函數(shù)。與?struct?類似，但功能更強(qiáng)大，支持繼承、封裝、多態(tài)等特性。

特點：

• 可以包含成員變量、成員函數(shù)、構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)。
• 支持面向?qū)ο筇匦?#xff0c;如封裝、繼承、多態(tài)。

class Person {
private:string name;int age;
public:Person(string n, int a) : name(n), age(a) {}void printInfo() {cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << endl;}
};
Person p("Bob", 30);
p.printInfo(); // 輸出: Name: Bob, Age: 30

7.4 鏈表（Linked List）

鏈表是一種動態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，由一系列節(jié)點組成，每個節(jié)點包含數(shù)據(jù)和指向下一個節(jié)點的指針。

特點：

• 動態(tài)調(diào)整大小，不需要提前定義容量。
• 插入和刪除操作效率高，時間復(fù)雜度為 O(1)（在鏈表頭部或尾部操作）。
• 線性查找，時間復(fù)雜度為 O(n)。

struct Node {int data;Node* next;
};
Node* head = nullptr;
Node* newNode = new Node{10, nullptr};
head = newNode; // 插入新節(jié)點

優(yōu)缺點：

• 優(yōu)點：動態(tài)大小，適合頻繁插入和刪除的場景。
• 缺點：隨機(jī)訪問效率低，不如數(shù)組直接訪問快。

7.5 棧 （Stack）

棧是一種后進(jìn)先出（LIFO, Last In First Out）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，常用于遞歸、深度優(yōu)先搜索等場景。

特點：

• 只允許在棧頂進(jìn)行插入和刪除操作。
• 時間復(fù)雜度為 O(1)。

stack<int> s;
s.push(1);
s.push(2);
cout << s.top(); // 輸出 2
s.pop();

優(yōu)缺點：

• 優(yōu)點：操作簡單，效率高。
• 缺點：只能在棧頂操作，訪問其他元素需要彈出棧頂元素。

7.6 隊列（Queue）

隊列是一種先進(jìn)先出（FIFO, First In First Out）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，常用于廣度優(yōu)先搜索、任務(wù)調(diào)度等場景。

特點：

• 插入操作在隊尾進(jìn)行，刪除操作在隊頭進(jìn)行。
• 時間復(fù)雜度為 O(1)。

queue<int> q;
q.push(1);
q.push(2);
cout << q.front(); // 輸出 1
q.pop();

優(yōu)缺點：

• 優(yōu)點：適合按順序處理數(shù)據(jù)的場景，如任務(wù)調(diào)度。
• 缺點：無法隨機(jī)訪問元素。

7.7 雙端隊列（Deque）

雙端隊列允許在兩端進(jìn)行插入和刪除操作，是棧和隊列的結(jié)合體。

特點：

• 允許在兩端進(jìn)行插入和刪除。
• 時間復(fù)雜度為 O(1)。

deque<int> dq;
dq.push_back(1);
dq.push_front(2);
cout << dq.front(); // 輸出 2
dq.pop_front();

優(yōu)缺點：

• 優(yōu)點：靈活的雙向操作。
• 缺點：空間占用較大，適合需要在兩端頻繁操作的場景。

7.8 哈希表（Hash Table）

哈希表是一種通過鍵值對存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，支持快速查找、插入和刪除操作。C++ 中的?unordered_map?是哈希表的實現(xiàn)。

特點：

• 使用哈希函數(shù)快速定位元素，時間復(fù)雜度為 O(1)。
• 不保證元素的順序。

unordered_map<string, int> hashTable;
hashTable["apple"] = 10;
cout << hashTable["apple"]; // 輸出 10

優(yōu)缺點：

• 優(yōu)點：查找、插入、刪除操作效率高。
• 缺點：無法保證元素順序，哈希沖突時性能會下降。

7.9 映射（Map）

map?是一種有序的鍵值對容器，底層實現(xiàn)是紅黑樹。與?unordered_map?不同，它保證鍵的順序，查找、插入和刪除的時間復(fù)雜度為 O(log n)。

特點：

• 保證元素按鍵的順序排列。
• 使用二叉搜索樹實現(xiàn)。

map<string, int> myMap;
myMap["apple"] = 10;
cout << myMap["apple"]; // 輸出 10

優(yōu)缺點：

• 優(yōu)點：元素有序，適合需要按順序處理數(shù)據(jù)的場景。
• 缺點：操作效率比?unordered_map?略低。

7.10 集合（Set）

set?是一種用于存儲唯一元素的有序集合，底層同樣使用紅黑樹實現(xiàn)。它保證元素不重復(fù)且有序。

特點：

• 保證元素的唯一性。
• 元素自動按升序排列。
• 時間復(fù)雜度為 O(log n)

set<int> s;
s.insert(1);
s.insert(2);
cout << *s.begin(); // 輸出 1

優(yōu)缺點：

• 優(yōu)點：自動排序和唯一性保證。
• 缺點：插入和刪除的效率不如無序集合。

7.11 動態(tài)數(shù)組（Vector）

vector?是 C++ 標(biāo)準(zhǔn)庫提供的動態(tài)數(shù)組實現(xiàn)，可以動態(tài)擴(kuò)展容量，支持隨機(jī)訪問。

特點：

• 動態(tài)調(diào)整大小。
• 支持隨機(jī)訪問，時間復(fù)雜度為 O(1)。
• 當(dāng)容量不足時，動態(tài)擴(kuò)展，時間復(fù)雜度為攤銷 O(1)。

vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
cout << v[0]; // 輸出 1

優(yōu)缺點：

• 優(yōu)點：支持隨機(jī)訪問，動態(tài)擴(kuò)展。
• 缺點：插入和刪除中間元素的效率較低。

內(nèi)容摘錄學(xué)習(xí)自：C++ 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) | 菜鳥教程