C++ STL 之 array(一)

最近刷题时一直用的是C++，而 stl(标准模板库) 是C++里面非常重要的程序库，为此我会持续更新stl内的相关内容。里面的内容很多，不可能看几篇博客就能熟练掌握的，还得多用，熟能生巧，过程中会结合写过的一些题来加深对stl的使用。

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预热

本小节将介绍vector，在介绍vector前不妨先简单介绍下array吧

array< T , N >：表示可以存储 N 个 T 类型的元素，T可以是任意类型的元素。此类容器一旦建立后，其长度便是固定不变的，不能增加或删除元素，而只能改变某个元素的值；

array和我们经常接触的数组别无二致，都无法增加和删除元素。
但它比数组更好用，和标准的数组相比，array 容器的额外幵销很小，同时提供了两个优点：如果使用 at()，当用一个非法的索引访问数组元素时，能够被检测到，因为容器知道它有多少个元素，这也就意味着数组容器可以作为参数传给函数，而不再需要单独去指定数组元素的个数。

array容器包含在array头文件中，如果你在使用 stl 等C++其他标准库时，忘了头文件名称或者不愿意一个个添加头文件，不妨使用它

#include <bits/stdc++.h>

使用它时，你就不需要一个个写头文件了，当然使用时，注意你使用C++的版本。

array的定义

我们使用三种不同的方式定义array，并打印它们的值，第四种是给定义好了的array所有元素赋初值。array一旦定义了，其大小就是固定的了。
示例如下：

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){
    array<int,5> my_array1;
    for(int i=0;i<my_array1.size();i++){
        cout<<my_array1[i]<<" ";
    }
    cout<<endl;
    array<int,5> my_array2 {};
    for(int i=0;i<my_array2.size();i++){
        cout<<my_array2[i]<<" ";
    }
    cout<<endl;
    array<int,5> my_array3 {1,2,3,4};
    for(int i=0;i<my_array3.size();i++){
        cout<<my_array3[i]<<" ";
    }
    cout<<endl;
    array<int,5> my_array4 {};
    my_array4.fill(2020);
    for(int i=0;i<my_array4.size();i++){
        cout<<my_array4[i]<<" ";
    }
    cout<<endl;
    return 0;
}

结果：

image.png

my_array1.size() 是得到容器的大小，使用它可以一定程度上防止访问越界。

1. array<int,5> my_array1，只是定义了该array容器，没有为其指定初值，因此容器中的内容不是我们所预期的。
2. array<int,5> my_array2 {}，使用该语句初始化array容器后，容器中所有的元素都是0。
3. array<int,5> my_array3 {1,2,3,4}，该容器的前四个值被赋值，而第五个由于没有被赋值，默认为0。
4. array<int,5> my_array4 {}; my_array4.fill(2020); 该容器内所有的值被统一为2020。

array的访问

与数组相似，array可以在方括号中使用索引访问元素

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){
    array<int,10> my_array1 {1,1};
    my_array1[2]=my_array1[1]+my_array1[0];
    cout<<my_array1[2]<<endl;
    return 0;
}

这样访问元素，很容易引起越界，例如，我们来求该容器内斐波那契数列的每一项
my_array1[i]=my_array1[i-1]+my_array1[i-2];
如果稍加不注意，就会引起越界的，虽然这个错误很明显，但是实际中类似的错误还是会很难完全避免的。

为了防止访问越界，我们可以使用 at 方法
示例如下：

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){
    array<int,10> my_array1 {1,1};
    for(int i=0;i<my_array1.size();i++){
        my_array1[i+2]=my_array1[i+1]+my_array1[i];
    }
    for(int i=0;i<my_array1.size();i++){
        cout<<my_array1[i]<<" ";
    }
    array<int,10> my_array2 {1,1};
    for(int i=0;i<my_array1.size();i++){
        my_array2.at(i+2)=my_array2.at(i+1)+my_array2.at(i);
    }
    for(int i=0;i<my_array2.size();i++){
        cout<<my_array2[i]<<" ";
    }
    return 0;
}

结果如下：

image.png

当然这里，俩种方法都发现了访问越界，实际中的情况会比这更复杂，隐蔽。使用at方法是一个行之有效的方法。

size()可以得到当前容器的元素个数，如果容器中没有元素的话，也可以使用成员函数 empty() 会返回 true。

同时，对于任何可以使用迭代器的容器，都可以使用基于范围的循环
示例如下：

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){
    array<int,10> my_array {};
    my_array.fill(1);
    if(my_array.empty()){
        cout<<"my_array is NULL";
    }else{
        cout<<"my_array is not NULL,"<<"size is "<<my_array.size()<<endl;
    }
    //为my_arraty赋初值
    for(int i=2;i<my_array.size();i++){
        my_array.at(i)=my_array.at(i-1)+my_array.at(i-2);
    }
    //访问
    for(auto&& _array : my_array){
        cout<<_array<<" ";
    }
    cout<<endl;
    return 0;
}

结果如下：

image.png

这里介绍一个模板函数get<n>()，它能够获取到容器的第 n 个元素。需要注意的是，n必须是一个在编译时就可以的常量表达式，也就是它不能是一个循环变量。比如，你想这样写

    //访问get<>
    //允许
    cout<<get<0>(my_array)<<endl;
    //不允许,i是一个循环变量
    for(int i=0;i<my_array.size();i++){
        //不允许
        // cout<<get<i>(my_array)<<" ";
        //允许
        cout<<get<1+1>(my_array)<<" ";
    }

结果如下：

image.png

之后将介绍 array 的迭代器以及其他常用成员函数的使用。