Lập trình C/C++

Thư viện chuẩn STL (Standard Template Library) trong C++

Posted on by Đỗ Thành
Lập trình C++
19
Th3
View: 43

Giới thiệu về STL trong C++

STL (Standard Template Library) là một phần quan trọng của thư viện chuẩn C++ (C++ Standard Library). Đây là một tập hợp các cấu trúc dữ liệu và thuật toán được thiết kế để giúp lập trình viên thực hiện các tác vụ phổ biến một cách dễ dàng, hiệu quả và tái sử dụng. STL cung cấp các thành phần có thể làm việc với nhiều kiểu dữ liệu khác nhau nhờ vào tính năng template của C++.

Các thành phần chính của STL

STL bao gồm 4 thành phần chính:

  1. Containers (Các cấu trúc lưu trữ dữ liệu):
    • Là các cấu trúc dữ liệu được tối ưu hóa để lưu trữ và quản lý dữ liệu.
    • Ví dụ: vector, list, deque, set, map, unordered_set, unordered_map, v.v.
    • Các container được chia thành hai loại chính:
      • Sequence Containers : Lưu trữ dữ liệu theo thứ tự tuần tự (ví dụ: vector, list).
      • Associative Containers : Lưu trữ dữ liệu theo dạng từ điển hoặc cây (ví dụ: set, map).
  2. Algorithms (Các thuật toán):
    • Là các hàm xử lý dữ liệu, chẳng hạn như sắp xếp (sort), tìm kiếm (find), lọc (remove_if), v.v.
    • Các thuật toán hoạt động trên các container thông qua các iterator.
    • Ví dụ: std::sort, std::binary_search, std::accumulate.
  3. Iterators (Con trỏ lặp):
    • Là cầu nối giữa containers và algorithms.
    • Iterator giúp duyệt qua các phần tử trong container giống như con trỏ, nhưng với cú pháp an toàn hơn.
    • Ví dụ: begin(), end().
  4. Function Objects (Đối tượng hàm):
    • Là các đối tượng có thể gọi như hàm, thường được sử dụng trong các thuật toán.
    • Ví dụ: std::less, std::greater, hoặc các lambda expression.

Chi tiết về từng thành phần

1. Containers

  • Vector : Mảng động, hỗ trợ truy cập ngẫu nhiên nhanh chóng.
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4};

std::list<int> lst = {5, 6, 7};
  • Set/Map : Lưu trữ dữ liệu duy nhất (set) hoặc cặp khóa-giá trị (map) theo thứ tự.
std::set<int> s = {1, 2, 3};
std::map<std::string, int> m = {{"Alice", 25}, {"Bob", 30}};
  • Unordered Set/Map : Tương tự như set/map nhưng không đảm bảo thứ tự, sử dụng bảng băm để tăng tốc độ truy cập.
std::unordered_set<int> us = {1, 2, 3};

2. Algorithms

  • Sắp xếp : Sắp xếp các phần tử trong container.
std::vector<int> vec = {4, 2, 5, 1};
std::sort(vec.begin(), vec.end());
  • Tìm kiếm : Tìm kiếm phần tử trong container.
auto it = std::find(vec.begin(), vec.end(), 2);
  • Accumulate : Tính tổng các phần tử.
int sum = std::accumulate(vec.begin(), vec.end(), 0);

3. Iterators

  • Dùng để duyệt qua các phần tử trong container
for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
    std::cout << *it << " ";
}

4. Function Objects

  • Có thể sử dụng các đối tượng hàm hoặc lambda để tùy chỉnh hành vi của thuật toán.
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4};
std::sort(vec.begin(), vec.end(), std::greater<int>());

Lợi ích của STL

  1. Tái sử dụng mã nguồn : STL cung cấp các thành phần sẵn sàng sử dụng, giảm thiểu công sức viết lại mã.
  2. Hiệu suất cao : Các thuật toán và container được tối ưu hóa cho hiệu suất.
  3. An toàn kiểu dữ liệu : Nhờ sử dụng template, STL đảm bảo rằng các thao tác trên dữ liệu luôn đúng kiểu.
  4. Dễ học và sử dụng : Cú pháp đơn giản và trực quan.

Ví dụ hoàn chỉnh sử dụng STL

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

int main() {
    // Khởi tạo vector
    std::vector<int> vec = {5, 2, 8, 1, 9};

    // Sắp xếp vector
    std::sort(vec.begin(), vec.end());

    // In ra các phần tử
    std::cout << "Vector sau khi sap xep: ";
    for (int x : vec) {
        std::cout << x << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    // Tìm kiếm phần tử
    int target = 8;
    if (std::binary_search(vec.begin(), vec.end(), target)) {
        std::cout << target << " co trong vector." << std::endl;
    } else {
        std::cout << target << " khong co trong vector." << std::endl;
    }

    return 0;
}

Kết luận

STL là một công cụ mạnh mẽ trong C++, giúp lập trình viên tiết kiệm thời gian và công sức khi phát triển ứng dụng. Việc nắm vững STL sẽ giúp bạn tận dụng tối đa các tính năng của ngôn ngữ C++ và xây dựng các chương trình hiệu quả, linh hoạt.

Đỗ Thành