C++ 对象
1.类 #
在了解类之前，我们需要首先了解一下什么是面向对象。
1.1面向对象的三大特征 #
（来源于百度百科）
- 封装性：封装使数据和加工该数据的方法（函数）封装为一个整体，以实现独立性很强的模块，使得用户只能见到对象的外特性（对象能接受哪些消息，具有那些处理能力），而对象的内特性（保存内部状态的私有数据和实现加工能力的算法）对用户是隐蔽的。封装的目的在于把对象的设计者和对象者的使用分开，使用者不必知晓行为实现的细节，只须用设计者提供的消息来访问该对象。
- 继承性：继承性是子类自动共享父类之间数据和方法的机制。它由类的派生功能体现。一个类直接继承其它类的全部描述，同时可修改和扩充。继承具有传递性。继承分为单继承(一个子类只有一父类)和多重继承(一个类有多个父类)。继承概念的实现方式有二类：实现继承与接口继承。实现继承是指直接使用基类的属性和方法而无需额外编码的能力；接口继承是指仅使用属性和方法的名称、但是子类必须提供实现的能力。
- 多态性：所谓多态就是指对象根据所接收的消息而做出动作，同一消息为不同的对象接受时可产生完全不同的行动，这种现象称为多态性。多态机制使具有不同内部结构的对象可以共享相同的外部接口。
1.2类的访问权限 #
在C++中，我们使用访问说明符加强类的封装性，一个类可以包含0个或多个访问说明符。
- 定义在public说明符之后的成员在整个程序内可被访问，public成员定义类的接口。
- 定义在private说明符之后的成员可以被该类的中的函数以及友元函数访问，但是不能被使用该类的代码访问，private部分封装了类的实现细节。
- 定义在protected说明符之后的成员可以被该类中的函数、子类的函数、以及其友元函数访问,但不能被该类的对象访问。
2.vector #
标准库类型vector（容器）表示对象的集合，其中需要所有的对象类型都相同。集合中的每个对象都有一个与之对应的索引，用于访问对象。 vector是一个类模板，编译器根据模板创建类或函数的过程为实例化，使用模板时，需要指出编译器应把类或函数实例化成何种类型，即在模板名字后跟一对尖括号，在括号中放上信息。
则vector<int> preorderTraversal表示，在pre中保存int类型的对象。
2.1 定义和初始化vector对象 #
| 方法 | 含义 |
|---|---|
| vector<T> v1 | v1是一个空容器，类型为T |
| vector<T> v2(v1) | v2中包含有v1所有元素的副本 |
| vector<T> v2 = v1 | 等价于v2(v1) |
| vector<T> v3(n, val) | v3包含了n个val |
| vector<T> v4(n) | v4包含了n个初始化T的对象 |
| vector<T> v5{a, b, c…} | v5包含了初始个数的元素，每个元素被赋予相应的值 |
| vector<T> v5 = {a, b, c…} | 等价于v5{a, b, c…} |
2.2 向vector对象中添加元素 #
vector的成员函数push_back能够把一个值当成vector对象的尾元素push到vector对象的尾端。
例如ret.push_back(root->val);
注：如果在循环体内部包含有向vector对象添加元素的语句，不能使用范围for循环。
2.3 其它vector操作 #
| 操作 | 含义 |
|---|---|
| v.empty() | 如果v中不含有任何元素，返回真，否则返回假 |
| v.size() | 返回v中元素的个数 |
| v.push_back(t) | 向v的尾端添加一个值为t的元素 |
| v[n] | 返回v中第n个位置上元素的引用 |
| v1 = v2 | 用v2中元素的拷贝替换v1中的元素 |
| v1 = {a, b, c…} | 用列表中元素的拷贝替换v1中的元素 |
| v1 == v2 | 判断v1和v2中的元素数量与对应元素值都相等 |
| v1 != v2 | |
| <, <=, >, >= | 以字典顺序进行比较 |
注：不能用下标形式添加元素。
2.4 迭代器 #
所有标准库容器都可以使用迭代器，它的对象是容器中的元素或string对象中的字符，有迭代器的类型同时拥有返回迭代器的成员，使用迭代器可以访问某个元素或对其进行操作，迭代器和指针类似，有有效与无效之分。 其中， begin成员返回指向容器第一个元素的迭代器； end成员返回指向容器尾元素的下一位置的迭代器； 例如：
auto b = v.begin(), e = v.end();
b表示v的首元素，e表示v尾元素的下一位置，它们的类型与begin和end的返回值类型相同
标准容器迭代器的运算符：
| 运算符 | 含义 |
|---|---|
| *iter | 返回迭代器所指元素的引用 |
| iter->mem | 解引用iter并获取该元素的名为mem的成员，等价于(*iter).mem |
| ++iter | 令iter指向容器中的下一个元素 |
| –iter | 令iter指向容器中的上一个元素 |
| iter1 == iter2 | 判断两个迭代器是否相等，如果两个迭代器指向同一元素或是同一个容器的尾后迭代器则相等 |
| iter1 != iter2 |
注：凡是使用了迭代器的循环体，都不要向迭代器所属的容器添加元素。
vector和string提供了更多的运算符：
| 运算符 | 含义 |
|---|---|
| iter + n | 迭代器指向的位置向前移动n个位置 |
| iter - n | 迭代器指向的位置向后移动n个位置 |
| iter += n | 将iter加n的结果赋给iter |
| iter -= n | 将iter减n的结果赋给iter |
| iter1 - iter2 | 计算两个迭代器之间的距离 |
| >、>=、<、<= | 关系运算， 比较两迭代器指向元素位置的前后关系 |
1.顺序容器 #
1.1 顺序容器类型 #
类型详情见最上方思维导图，在此不过多赘述。
- string和vector将元素保存在连续的内存空间中，能够使用下标进行快速的随机访问，但是在中间添加或删除元素非常耗时。
- list和forward_list与上述互补，即令任何位置的添加和删除操作变得快速，但是不支持元素的随机访问。且forward_list没有size操作。
- deque与vector类似，但是它在两端的添加或删除操作很快。
- array的大小是固定的，不支持添加和删除操作。
1.2 容器操作 #
常见操作详见 DAY1，下面进行一些补充
| 成员 | 含义 |
|---|---|
| c.back() | 返回c中尾元素的引用 |
| c.front() | 返回c中首元素的引用 |
| a.swap(b) 等价于 swap(a, b) | 交换a和b的元素 |
| c.emplace(inits) | 使用inits构造c中的一个元素 |
| c.erase(args) | 删除args指定的元素 |
| c.clear() | 删除c中的所有元素，返回void |
| c.pop_back() | 删除c中尾元素 c++11 |
| c.pop_front() | 删除c中首元素 c++11 |
| c.erase(p) | 删除迭代器p所指定的元素，返回一个指向被删元素之后元素的迭代器 |
| c.erase(b, e) | 删除迭代器b和e范围内的元素，返回一个指向最后一个被删元素之后元素的迭代器 |
| 插入操作 | 含义 |
|---|---|
| c.push_front(t) | 在c的头部创建一个值为t或由args创建的元素 |
| c.emplace_front(args) | |
| c.insert(args) | 将args中的元素拷贝进c |
| c.insert(p, t) | 在迭代器p指向的元素之前创建一个值为t或由args创建的元素，返回指向新添加元素的迭代器 |
| c.emplace(args) | |
| c.insert(p, n, t) | 在迭代器p指向的元素之前插入n个值为t的元素，返回指向新添加的第一个元素的迭代器，若范围为空，则返回p |
| c.insert(p, b, e) | 将迭代器b和e指定的范围内的元素插入到迭代器p指向的元素之前，b和e不能指向c中的元素，返回指向新添加的第一个元素的迭代器，若范围为空，则返回p |
| c.insert(p, il) | il是一个花括号包围的元素值列表，将这些定值插入到迭代器p指向的元素之前，返回指向新添加的第一个元素的迭代器，若范围为空，则返回p |
| 注： |
- 所有容器都支持相等或不等运算符；
- vector和string不支持push_front和emplace_front
- forward_list不支持push_back和emplace_back
- array不支持这些操作
- 向一个vector、string和deque插入元素会使所有指向容器的迭代器、引用和指针失效。
迭代器：详见 DAY2,其中，forward_list迭代器不支持递减运算符，并且DAY1中所列举的算术运算只能应用于string、vector、deque和array的迭代器。 迭代器范围：由一对迭代器表示，通常称为begin和end，迭代器范围中的元素包含begin所表示的元素以及begin和end之间所有的元素（end指向尾元素之后的位置），这种元素范围称为左闭合区间。 因此可以用如下的代码用循环来处理一个元素范围：
while(begin != end){
*begin = val;
++begin;
}
关于list和forward_list的操作，可以看这篇博客 https://blog.csdn.net/u013006553/article/details/78158717
1.3 容量 #
| 操作 | 含义 |
|---|---|
| c.resize(n) | 调整c的大小为n个元素 |
| c.resize(n, t) | 调整c的大小为n个元素， 任何新添加的元素都初始化为值t |
| c.capacity() | 不重新分配内存空间的话，c可以保存多少元素 |
| c.reserve(n) | 分配至少能容纳n个元素的内存空间 |
2.容器适配器 #
除了顺序容器，标准库还定义了三个顺序容器适配器：栈适配器stack、队列适配器queue和priority_queue。
| 栈适配器新操作 | 含义 |
|---|---|
| s.pop() | 删除栈顶元素 |
| s.push(item) | 压栈 |
| s.top() | 返回栈顶元素 |
| 队列适配器新操作 | 含义 |
|---|---|
| q.pop() | 返回queue的首元素或priority_queue的最高优先级的元素 |
| q.front() | 返回首元素或尾元素 |
| q.back() | 只适用于queue |
| q.top() | 返回最高优先级元素，只适用于priority_queue |
| q.push(item) | 在queue末尾或priority_queue中恰当的位置创建一个元素 |
3.关联容器 #
联容器中的元素是根据关键字储存的，支持普通容器操作，但是不支持顺序容器位置相关的操作。 具体内容将在DAY4中更新。
4.intersect()求交集 #
c=intersect(a,b)找出向量a与b的相同元素，并按升序返回到c中。
3. 其他 #
3.1 nullptr #
在c语言中，NULL实际上是一个空指针，在使用中被隐式转换成其它类型； 而c++是强类型语言，不能进行隐式类型转换，NULL直接定义为0，定义nullptr为空指针。
3.2 输入输出 #
在初入C++时，会发现和C的头文件引用有了区别，我们用了#include<iostream>
iostream库包含两个基础类型istream和ostream，分别表示输入流和输出流，流的意思是字符是顺序生成或消耗的。
标准库定义了四个IO对象：
- 输入，使用名为cin的istream类型的对象；
- 输出，使用名为cout的ostream类型的对象；
- 输出警告和错误信息，使用名为cerr的ostream类型的对象；
- 输出程序运行时的一般性信息，使用名为clog的ostream类型的对象。
1.结合输出运算符«，可以完成以下操作：
std::cout << "hello world" << std::endl;
第一个«运算符将右侧给定的值(“hello world”)写到左侧给定的ostream对象(cout)中，下一个«运算符又将endl写到左侧的新对象中。其中endl是一个被称为操纵符的特殊值，写入它的效果是结束当前行并将缓冲区中的内容刷到设备中。
2.结合输入运算符»，可以完成以下操作：
int v1 =0, v2 = 0;
std::cin >> v1 >> v2;
同理，»从左侧给定的istream(cin)读入数据，并存给右侧的给定对象(v1)，返回左侧的对象作为计算结果，第二个»又重复了一遍上述操作，即从cin中读入两个值，分别存入v1和v2中。
3.3 命名空间namespace #
我们可以发现程序中使用std::cout而不是cout，因为前缀std::指出名字cout是定义在名为std的命名空间中的。命名空间可以帮助我们避免名字定义冲突，以及使用库中相同名字导致的冲突，标准库定义的所有名字都在std中。 其中::是作用域运算符，它指出我们想使用定义在命名空间std中的名字cout。
每次都使用std::cout太过于麻烦，我们可以对命名空间进行using声明，声明后就无需前缀也能使用所需的名字了。
using声明的格式：using namespace::name;
例如，
#include<iostream>
using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;
于是，我们就可以愉快地直接使用cin, cout, endl了。
注：头文件中不应包含using声明。