C++ 迭代器
C++ 迭代器
迭代器用於訪問和遍歷資料結構（vector、set 等）中的元素，透過“指向”它們。
之所以稱為“迭代器”，是因為“迭代”（iterating）是**迴圈**（looping）的技術術語。
要遍歷 vector，請看以下示例
示例
// 建立一個名為 cars 的 vector，用於儲存字串
vector<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Mazda"};
// 建立一個名為 it 的 vector 迭代器
vector<string>::iterator it;
// 使用迭代器迴圈遍歷 vector
for (it = cars.begin(); it != cars.end(); ++it) {
cout << *it << "\n";
}
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示例說明
- 首先，我們建立一個字串 vector 來儲存不同汽車製造商的名稱。
- 然後，我們建立一個名為
it的“vector 迭代器”，我們將用它來遍歷 vector。 - 接下來，我們使用
for迴圈透過迭代器遍歷 vector。迭代器（it）指向 vector 中的第一個元素（cars.begin()），並且迴圈將一直持續到it等於cars.end()為止。 - 遞增運算子（
++it）會將迭代器移動到 vector 中的下一個元素。 - 解引用運算子（
*it）會訪問迭代器指向的元素。
注意：迭代器的型別必須與它要遍歷的資料結構型別匹配（在本例中為 string）
什麼是 begin() 和 end()？
begin() 和 end() 是**屬於資料結構**（如 vector 和 list）的**函式**。它們**不屬於迭代器**本身。相反，它們與迭代器一起使用，以訪問和遍歷這些資料結構中的元素。
begin()返回一個指向資料結構第一個元素的迭代器。end()返回一個指向最後一個元素之後一個位置的迭代器。
為了理解它們的工作原理，讓我們繼續以 vector 為例
vector<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Mazda"};
vector<string>::iterator it;
Begin 示例
begin() 指向 vector 中的第一個元素（索引 0，“Volvo”）
要指向第二個元素（BMW），您可以編寫 cars.begin() + 1
當然，這也意味著您可以使用 cars.begin() + 2 指向第三個元素
End 示例
end() 指向 vector 中最後一個元素**之後**的一個位置（這意味著它不指向實際元素，而是指示這是 vector 的末尾）。
因此，要使用 end() 來指向 cars vector 中的最後一個元素（Mazda），您可以使用 cars.end() - 1
為什麼說“指向”？
迭代器就像“指標”，因為它們“指向”資料結構中的元素，而不是從中返回值。它們引用一個特定位置，提供了一種在需要時訪問和修改值的方式，而無需複製它。例如：
auto 關鍵字
在 C++11 及更高版本中，您可以使用 auto 關鍵字，而不是顯式宣告和指定迭代器的型別。
auto 關鍵字允許編譯器自動確定正確的資料型別，這簡化了程式碼並使其更具可讀性。
而不是這樣
vector<string>::iterator it = cars.begin();
在上面的示例中，編譯器根據 cars.begin() 的返回值型別（即 vector<string>::iterator）確定 it 的型別。
auto 關鍵字在 for 迴圈中也同樣適用。
for (auto it = cars.begin(); it != cars.end(); ++it) {
cout << *it << "\n";
}
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For-Each 迴圈 vs. 迭代器
您可以使用**for-each** 迴圈來僅迴圈遍歷資料結構中的元素，如下所示：
示例
// 建立一個名為 cars 的 vector，用於儲存字串
vector<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Mazda"};
// 列印 vector 元素
for (string car : cars) {
cout << car << "\n";
}
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當您只是讀取元素而不需要修改它們時，for-each 迴圈比迭代器更簡單、更清晰。
但是，當您需要在**迭代過程中**新增、修改或刪除元素，反向迭代，或跳過元素時，應該使用迭代器。
示例
// 建立一個名為 cars 的 vector，用於儲存字串
vector<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Mazda"};
// 迴圈遍歷 vector 元素
for (auto it = cars.begin(); it != cars.end(); ) {
if (*it == "BMW") {
it = cars.erase(it); // 刪除 BMW 元素
} else {
++it;
}
}
// 列印 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()。
遍歷其他資料結構
迭代器非常適合程式碼重用，因為您可以對遍歷 vector、list、deque、set 和 map 使用相同的語法。
List 示例
// 建立一個名為 cars 的 list，用於儲存字串
list<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Mazda"};
// 使用迭代器迴圈遍歷 list
for (auto it = cars.begin(); it != cars.end(); ++it) {
cout << *it << "\n";
}
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Deque 示例
// 建立一個名為 cars 的 deque，用於儲存字串
deque<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Mazda"};
// 使用迭代器迴圈遍歷 deque
for (auto it = cars.begin(); it != cars.end(); ++it) {
cout << *it << "\n";
}
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Set 示例
// 建立一個名為 cars 的 set，用於儲存字串
set<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Mazda"};
// 使用迭代器迴圈遍歷 set
for (auto it = cars.begin(); it != cars.end(); ++it) {
cout << *it << "\n";
}
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Map 示例
// 建立一個 map，用於儲存字串和整數
map<string, int> people = { {"John", 32}, {"Adele", 45}, {"Bo", 29} };
// 使用迭代器迴圈遍歷 map
for (auto it = people.begin(); it != people.end(); ++it) {
cout << it->first << " is: " << it->second << "\n";
}
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演算法
迭代器的另一個重要特性是它們與不同的演算法函式一起使用，例如 sort() 和 find()（在 <algorithm> 庫中找到），用於對資料結構中的元素進行排序和搜尋。
例如，sort() 函式以迭代器（通常由 begin() 和 end() 返回）作為引數，對資料結構中的元素從開始到結束進行排序。
在此示例中，由於元素是字串，因此它們按字母順序排序：
示例
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm> // 包含 <algorithm> 庫
using namespace std;
int main() {
// 建立一個名為 cars 的 vector，用於儲存字串
vector<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Mazda"};
// 按字母順序對 cars 進行排序
sort(cars.begin(), cars.end());
// 按字母順序列印 cars
for (string car : cars) {
cout << car << "\n";
}
return 0;
}
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在此示例中，由於元素是整數，因此它們按數字順序排序：
示例
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
int main() {
// 建立一個名為 numbers 的 vector，用於儲存整數
vector<int> numbers = {1, 7, 3, 5, 9, 2};
// 按數字順序對 numbers 進行排序
sort(numbers.begin(), numbers.end());
for (int num : numbers) {
cout << num << "\n";
}
return 0;
}
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要反轉順序，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() {
// 建立一個名為 numbers 的 vector，用於儲存整數
vector<int> numbers = {1, 7, 3, 5, 9, 2};
// 按數字反向順序對 numbers 進行排序
sort(numbers.rbegin(), numbers.rend());
for (int num : numbers) {
cout << num << "\n";
}
return 0;
}
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