C++ 迭代器
C++ 迭代器
迭代器用于访问和遍历数据结构（vector、set 等）中的元素，通过“指向”它们。
之所以称为“迭代器”，是因为“迭代”（iterating）是**循环**（looping）的技术术语。
要遍历 vector，请看以下示例
示例
// 创建一个名为 cars 的 vector，用于存储字符串
vector<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Mazda"};
// 创建一个名为 it 的 vector 迭代器
vector<string>::iterator it;
// 使用迭代器循环遍历 vector
for (it = cars.begin(); it != cars.end(); ++it) {
cout << *it << "\n";
}
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示例说明
- 首先，我们创建一个字符串 vector 来存储不同汽车制造商的名称。
- 然后，我们创建一个名为
it的“vector 迭代器”，我们将用它来遍历 vector。 - 接下来，我们使用
for循环通过迭代器遍历 vector。迭代器（it）指向 vector 中的第一个元素（cars.begin()），并且循环将一直持续到it等于cars.end()为止。 - 递增运算符（
++it）会将迭代器移动到 vector 中的下一个元素。 - 解引用运算符（
*it）会访问迭代器指向的元素。
注意：迭代器的类型必须与它要遍历的数据结构类型匹配（在本例中为 string）
什么是 begin() 和 end()？
begin() 和 end() 是**属于数据结构**（如 vector 和 list）的**函数**。它们**不属于迭代器**本身。相反，它们与迭代器一起使用，以访问和遍历这些数据结构中的元素。
begin()返回一个指向数据结构第一个元素的迭代器。end()返回一个指向最后一个元素之后一个位置的迭代器。
为了理解它们的工作原理，让我们继续以 vector 为例
vector<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Mazda"};
vector<string>::iterator it;
Begin 示例
begin() 指向 vector 中的第一个元素（索引 0，“Volvo”）
要指向第二个元素（BMW），您可以编写 cars.begin() + 1
当然，这也意味着您可以使用 cars.begin() + 2 指向第三个元素
End 示例
end() 指向 vector 中最后一个元素**之后**的一个位置（这意味着它不指向实际元素，而是指示这是 vector 的末尾）。
因此，要使用 end() 来指向 cars vector 中的最后一个元素（Mazda），您可以使用 cars.end() - 1
为什么说“指向”？
迭代器就像“指针”，因为它们“指向”数据结构中的元素，而不是从中返回值。它们引用一个特定位置，提供了一种在需要时访问和修改值的方式，而无需复制它。例如：
auto 关键字
在 C++11 及更高版本中，您可以使用 auto 关键字，而不是显式声明和指定迭代器的类型。
auto 关键字允许编译器自动确定正确的数据类型，这简化了代码并使其更具可读性。
而不是这样
vector<string>::iterator it = cars.begin();
在上面的示例中，编译器根据 cars.begin() 的返回值类型（即 vector<string>::iterator）确定 it 的类型。
auto 关键字在 for 循环中也同样适用。
for (auto it = cars.begin(); it != cars.end(); ++it) {
cout << *it << "\n";
}
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For-Each 循环 vs. 迭代器
您可以使用**for-each** 循环来仅循环遍历数据结构中的元素，如下所示：
示例
// 创建一个名为 cars 的 vector，用于存储字符串
vector<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Mazda"};
// 打印 vector 元素
for (string car : cars) {
cout << car << "\n";
}
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当您只是读取元素而不需要修改它们时，for-each 循环比迭代器更简单、更清晰。
但是，当您需要在**迭代过程中**添加、修改或删除元素，反向迭代，或跳过元素时，应该使用迭代器。
示例
// 创建一个名为 cars 的 vector，用于存储字符串
vector<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Mazda"};
// 循环遍历 vector 元素
for (auto it = cars.begin(); it != cars.end(); ) {
if (*it == "BMW") {
it = cars.erase(it); // 删除 BMW 元素
} else {
++it;
}
}
// 打印 vector 元素
for (const string& car : cars) {
cout << car << "\n";
}
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反向迭代
要反向迭代，您可以使用 rbegin() 和 rend() 代替 begin() 和 end()。
遍历其他数据结构
迭代器非常适合代码重用，因为您可以对遍历 vector、list、deque、set 和 map 使用相同的语法。
List 示例
// 创建一个名为 cars 的 list，用于存储字符串
list<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Mazda"};
// 使用迭代器循环遍历 list
for (auto it = cars.begin(); it != cars.end(); ++it) {
cout << *it << "\n";
}
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Deque 示例
// 创建一个名为 cars 的 deque，用于存储字符串
deque<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Mazda"};
// 使用迭代器循环遍历 deque
for (auto it = cars.begin(); it != cars.end(); ++it) {
cout << *it << "\n";
}
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Set 示例
// 创建一个名为 cars 的 set，用于存储字符串
set<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Mazda"};
// 使用迭代器循环遍历 set
for (auto it = cars.begin(); it != cars.end(); ++it) {
cout << *it << "\n";
}
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Map 示例
// 创建一个 map，用于存储字符串和整数
map<string, int> people = { {"John", 32}, {"Adele", 45}, {"Bo", 29} };
// 使用迭代器循环遍历 map
for (auto it = people.begin(); it != people.end(); ++it) {
cout << it->first << " is: " << it->second << "\n";
}
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算法
迭代器的另一个重要特性是它们与不同的算法函数一起使用，例如 sort() 和 find()（在 <algorithm> 库中找到），用于对数据结构中的元素进行排序和搜索。
例如，sort() 函数以迭代器（通常由 begin() 和 end() 返回）作为参数，对数据结构中的元素从开始到结束进行排序。
在此示例中，由于元素是字符串，因此它们按字母顺序排序：
示例
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm> // 包含 <algorithm> 库
using namespace std;
int main() {
// 创建一个名为 cars 的 vector，用于存储字符串
vector<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Mazda"};
// 按字母顺序对 cars 进行排序
sort(cars.begin(), cars.end());
// 按字母顺序打印 cars
for (string car : cars) {
cout << car << "\n";
}
return 0;
}
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在此示例中，由于元素是整数，因此它们按数字顺序排序：
示例
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
int main() {
// 创建一个名为 numbers 的 vector，用于存储整数
vector<int> numbers = {1, 7, 3, 5, 9, 2};
// 按数字顺序对 numbers 进行排序
sort(numbers.begin(), numbers.end());
for (int num : numbers) {
cout << num << "\n";
}
return 0;
}
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要反转顺序，您可以使用 rbegin() 和 rend() 代替 begin() 和 end()。
示例
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
int main() {
// 创建一个名为 numbers 的 vector，用于存储整数
vector<int> numbers = {1, 7, 3, 5, 9, 2};
// 按数字反向顺序对 numbers 进行排序
sort(numbers.rbegin(), numbers.rend());
for (int num : numbers) {
cout << num << "\n";
}
return 0;
}
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