数据库我们选用MySQL，为什么选这个呢：1. 稳定 2. 高效 3. 免费 4. 流行。SQLite也是一个很好的选择，不过我对这个不太熟悉，在没有做HFT(High Frequency Trading)之前，其实对数据库也没有那么的挑剔。

数据库结构:

1. Bar data: Open, Close High, Low, Volume, Time, Ticker
2. Quote: Ticker, Date, Time Stamp, [Bid, Bid Size; Ask, Ask Size][i](i=1-5);
3. TA data: K, D, J, RSI,… …(这个可以N长N长)
4. Fundamental data
5. MacroEconomics data

数据库交互：

正如我们提及到的，整个Proj将以Python为主要的载体，利用模块化的设计来逐步完善。

程序是为了解决问题存在的，而不是制造问题。

Python本来是有MySQLDB这个很方便的DB API模块的，有人会说那你还要罗嗦什么嘛，直接SQL之呀！大错特错了，如果用SQL来进行系统的开发，我们将会陷入万劫不复的困境。Python是个优美的语言，SQL也是一个优美的语言，但是两个优美的语言遇到一起，产生的不总是优美:-) 我们遇到的第一个问题是，如果更优美的存放数据，如何把这个一行一行的数据和Python程式里的Objects联系在一起，这是一个朴素的想法。

所以我们有sqlalchemy! 这就是解决上面的问题的!
Base = declarative_base(bind=engine) 继承这个Base，即可以实现对象到数据的mapper，实在是很强大和方便。

class Bar(Base):
 __tablename__ = 'bar'

 bar_id = Column(Integer, primary_key=True)
 gregorian_day = Column(Integer)
 date_string = Column(String(12))
 year = Column(Integer)
 month = Column(Integer)
 day = Column(Integer)
 px_open = Column(DECIMAL)
 px_close = Column(DECIMAL)
 px_high = Column(DECIMAL)
 px_low = Column(DECIMAL)
 volume = Column(Integer)

 def __init__(self, gregorian_day, date_string, year, month, day,
  px_open, px_close, px_high, px_low, volume):
  self.gregorian_day = gregorian_day
  self.date_string = date_string
  self.year = year
  self.month = month
  self.day = day
  self.px_open = px_open
  self.px_close = px_close
  self.px_high = px_high
  self.px_low = px_low
  self.volume = volume

 def __repr__(self):
  return "" % \
  (self.gregorian_day, self.date_string, self.year, self.month,
  self.day, self.px_open, self.px_close, self.px_high,
  self.px_low, self.volume)

然后调用一下Base.metadata.create_all(engine)即可以自动创建好相关的数据库。再调用session()既可以实现数据的提交。这里不妨看下manual，或者偷懒的看一下中文版的。

定义好Class，定义好relation，定义好mapper，定义好DB。下面就是去找数据了。

最重要的数据来自两块，首先解决Bar，对于Python而言，强大而牛X的matplotlib里有一个finance组件里就直接包含了这个函数。quotes_historical_yahoo这个函数可以直接返回ticker的Bar data在tuples，真是方便无比。

from matplotlib.finance import quotes_historical_yahoo

quotes_historical_yahoo(ticker, start, end) #list of tuples

然后每日让电脑自动的去synchronize数据，那么Bar的数据就搞定勒；下面就是实时data，实时的data来自sina(下文为部分复制粘贴)，只需访问新浪的股票数据 接口：

例如: http://hq.sinajs.cn/list=sh601006

这个股票数据接口会返回一串文本，如下：

var hq_str_sh601006="大秦铁路, 27.55, 27.25, 26.91, 27.55, 26.20, 26.91,
26.92, 22114263, 589824680, 4695, 26.91, 57590, 26.90, 14700, 26.89, 14300,
26.88, 15100, 26.87, 3100, 26.92, 8900, 26.93, 14230, 26.94, 25150, 26.95,
15220, 26.96, 2008-01-11, 15:05:32";

其实上面的每一个数据都代表了一个股票数据，具体股票数据的含义如下：

0: "大秦铁路"，股票名字；
1: "27.55"，今日开盘价；
2: "27.25"，昨日收盘价；
3: "26.91"，当前价格；
4: "27.55"，今日最高价；
5: "26.20"，今日最低价；
6: "26.91"，竞买价，即“买一”报价；
7: "26.92"，竞卖价，即“卖一”报价；
8: "22114263"，成交的股票数(单位是股)9: "589824680"，成交金额，单位为“元10: "4695"，“买一”申请4695股，即47手；
11: "26.91"，“买一”报价；
12: "57590"，“买二”
13: "26.90"，“买二”
14: "14700"，“买三”
15: "26.89"，“买三”
16: "14300"，“买四”
17: "26.88"，“买四”
18: "15100"，“买五”
19: "26.87"，“买五”
20: "3100"，“卖一”申报3100股，即31手；
21: "26.92"，“卖一”报价
(22, 23), (24, 25), (26,27), (28, 29)分别为“卖二”至“卖四的情况”
30: "2008-01-11"，日期；
31: "15:05:32"，时间；

这个接口迄今为止还用的挺好，根据我自己和level II数据的比对，这个数据基本是实时的，更新非常快，用Python解析上面这段报文是很简单的，不加多说，放入数据库就可以实现高频数据，不放呢，就让你的trading system帮你看盘吧！为了能更快的读取数据，可行的方法是用多线程，不过还是比较慢，一个更为山寨的方法是，通过读大智慧的数据来获得实时数据，复制大智慧的数据进剪贴板，然后解析剪贴板的内容，这个我用一个叫快手的软件实现了:-) 那叫一个山寨！有一位朋友做了一个local的数据解析软件叫STS，我还没有弄清楚原理，有机会问问他怎么做的再和大家分享~

到这里，行情的数据都做完了，下面就是fundamental数据了，这一块我也有一些山寨的好用的方法:-)

先回家了，最近的市场在震荡中寻找突破，不过短期总结是，害怕踏空不敢往下砸，恐惧紧缩不愿往上顶。市场的意见非常的不一致，所以短期很难有大行情，也非常的难做。

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1. 数据系统
2. 交易模型
3. 下单接口

此外，风险控制、资金管理、报表生成等也是比较重要的模块。不过就实战而言，有了前三个已经是一个最基本的交易系统了。这一轮，主要讲讲数据系统。首先明确我们使用的编程语言：Python--非常优美简洁高效的语言，此处略去一万字介绍Python的语句。数据可以简单的分为两种
一、行情类数据
1. 历史行情
2. 实时行情
二、基本面数据
1. 个股的、财务的
2. 宏观的、行业的(这个部分的数据我在考虑要不要从我目前的系统里删除，至少在利用波动性赚钱这个问题上，宏观更多的是个筛子）

明确了数据的类别，下面就开始一步步实现之。数据是放在哪里的呢？除了实时行情，别的所有的数据都放在MySQL数据库里，每天定时定点的ETL数据入数据库。如果在模型中用到这些数据，也是从MySQL数据库中加载。实时行情有很多种得到的方法，一种是刷行情软件的数据出来，一种是接收交易所的卫星传来的数据文件解析之，还有或者干脆花点钱买一个数据接口吧。

历史行情的来源：由于时间不着急，可以在收盘之后抽取交易软件的数据，或者不怕麻烦去一些财经网站上去取数据，或者利用Excel插件从一些行情提供商那里扒数据，一种可行的延时行情来自于Sina。 基本面数据通常我都是去Excel里扒（很残暴但是最多一周干一次活，放在周末做倒也不是很影响效率）。

http://vermeulen.ca/python-stock-market.html

插一句，对于交易系统而言，我们需要的一些Python包（这个建议来自这里，略有删减），懒的动脑筋呢就装一个大而全的Python(x,y)吧，下面一大半都搞定了。

如果没有的呢就去这里看一下http://www.lfd.uci.edu/~gohlke/pythonlibs/，UCI的同学们学术之余不忘给大家提供方便啊都是德艺双馨的码农。

1. NumPy：实现各种数组对象函数和傅立叶变换等等科学计算模块。
2. SciPy：提供更多科学计算功能，包括矩阵，求解线性方程组，积分运算，优化等。
3. matplotlib：一个跨平台的数值绘图包，可绘制高质量的2D，3D图像，此外还有灰常强大的。
4. MySQL for Python：Python操作MySQL数据库的接口软件包。
5. xlrd：开发提取Microsoft Excel的数据的工具库。
6. RPy2：著名统计软件R的python界面包，可在python内执行各种R功能函数。
7. Boost.Python：提供C++和Python互操作的C++库。
8. PyMC：实现MH算法的Python类，提供灵活的建模功能。
9. SimPy：一个面向对象，基于过程和离散事件的模拟语言，拥有基于代理的整体交付的建模环境。
10. Pycluster：高效的继承和k-means聚类的实现。
11. SqlAlchemy：一个很好用的数据库包，用对象关系映射（Object Relational Mapper) 很容易把数据记录 和Python Class搞成配套。它能让开发者完全发挥出 SQL 的灵活性与强大的能量。
12. wxPython：一组Python扩展模块，跨平台，包括各种从wxWidgets发展的GUI类,

回到正题，先建立数据库，结构、思路和上面一样，这里有一个SQLAlchemy的快速指南，建立好相关的DB之后，开始爽爽的四处抓数据吧！利用multi-thread 可以大大的加速抓数据的速度，第一次由于要抓大量的historical data 费时会比较多一些，但是一旦成型了每天就只要抽取当天的数据就快多了。

实时的高频数据分析起来比较的复杂，不过也是很重要的，实时的高频数据可以认为是一个multi-dimensional data stream, 神马做data stream mining的方法都可以迁移过来做，做compress也是必须的啦，不然都放那就数据库撑爆了或者硬盘很大计算能力也会被撑爆掉的，computational capacity本来就是一个巨大的资源。 这块呢可以做一个feature extraction，各种统计量，技术指标，K线特征量都可以一步步加上。此处省略十万字对高频数据的处理方式，先从daily level的数据起步，逐步实现trading system。

建立一个合理的数据库结构对软件的效率是非常重要的。数据库设计有很多注意点，不过我总体认为股票的数据库还是相对比较简单的，交易系统的主线是以A股成份股本身构建的，此外还有一些辅助的东西，诸如股票池啦，策略池啦，股票信息的变更啦（名字改了、类型改了、ST不ST啊），权益信息啦，等等等等。

回家接着写…

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在写程序时，调试程序也是一个重要的环节。怎样才能够更有效地调试程序，发现并修正错误呢？

1、调试中的输入输出

为了调试程序，我们可能需要反复执行程序，也就需要反复输入相同或不相同的测试数据。如果每次调试运行时都是以手工的方式输入测试数据，相信很多人都会觉得不胜其烦。其实我们可以用一些辅助的手段来简化这个过程。

方法一：使用剪贴板

可以将输入数据预先写好（用记事本、开发环境的编辑器或随便什么能够录入的东西），再将输入数据复制到剪贴板上（也就是说我们通常所说的复制操作）。在调试运行时，就可以直接将输入数据粘贴上去，不需要手工输入，这对于反复调试同一组测试数据尤其方便。

方法二：使用重定向

使用剪贴板对于多组测试数据或者比较长的测试数据就会显得不那么好用了。而使用输入输出的重定向则会更方便。

输入输出重定向是在终端窗口下的一种命令行功能，在命令行上可以用“<”表示输入重定向，在“<”后跟随输入文件名，则程序将从指定的输入文件中获取输入数据，而不再从键盘读入数据。也可以用“>”表示输出重定向。在“>”后跟输出文件名，则程序产生的标准输出将写入指定的输出文件中，而不是显示在屏幕上。

我们可以预先将输入数据存到文本文件中（如果有多组测试数据，可以存成多个文件），用重定向指定准备使用的输入数据。

例如，程序名为myprog，输入数据已经存到文件test.txt中，则在命令行下可以这样执行：

C:>myprog < test.txt

则程序会直接从test.txt中读取输入。如果想把输出结果也存到文件中（这在输出结果比较多的时候尤其有用，因为直接输出到屏幕上可能会来不及看到输出，或看不全所有的输出），例如，可以这样执行：

C:>myprog > test.out

这样我们就可以在执行后，用一个文本编辑器打开输出文件，慢慢阅读和分析输出结果。

如果把输入和输出的重定向结合起来，也可以这样执行：

C:>myprog < test.txt > test.out

2、输出调试信息

在调试时，很多同学往往首先想到的是使用开发环境所提供的调试功能：设置断点、单步执行、查看和修改变量，甚至改变程序的流程。不可否认，使用开发环境所提供的调试功能的确很方便，但当你过分依赖于这些集成工具时，你可能忽略了很多更有效的手段：仔细地分析、充分的信息。

当我们发现程序没有按照自己预期得那样工作时，不要急于跟踪甚至修改程序，而是应该首先仔细对程序的逻辑、语句、表达式进行检查和分析，尽可能使程序在表达上更简洁、更干净。如果实在难以发现问题所在，也不必急于借助于集成工具去跟踪程序的运行。早期的程序员在调试程序时经常会在程序中加入输出调试信息的语句或过程，用以观察程序的运行过程，分析程序的运行逻辑，这种调试手段即使在今天也仍然是非常有效的。

输出的调试信息要尽量容易阅读，格式清楚，在必要的时候，可以借助工具程序或自己编写的程序对输出信息进行处理，以帮助分析问题。

3、发现线索

调试的目的就是要分析错误发生的原因，寻找线索。盲目的调试只会浪费时间。

调试中的技巧很多，这里提出几条基本原则：

首先是要使错误可重现，要设法保证能够使错误按照自己的意愿重复出现。对于不知道什么时候会冒出来的错误，分析起来会困难得多！

缩小导致错误的输入，设法构造出最小的又能保证错误出现的输入，这样可以减少变化的可能性，使分析范围更集中。经常可以采用二分选择的方法来选择输入，就是舍掉一半输入，看看错误是否会出现，如果不出现，则选择另一半输入，如此反复，并不断缩小导致错误的输入。

4、构造测试数据和测试程序

在题目中所给出的测试样例只是一小组测试数据，这虽然通常是我们用来测试程序的第一组数据，但却是远远不够的。我们应该根据题意自行构造更多的测试数据，尤其是一些边界状态的测试数据（数据极大、数据极小、数据量极多、数据量极少、预期出现极端结果等情况）。

边界测试数据可以用于检查程序中是否存在边界错误，设计有缺陷的程序，在处理边界测试数据时往往容易暴露出错误。但如果没有发生明显的运行错误，就需要对结果的正确性进行验证。

有些测试数据可以通过手工计算求出结果，再与程序的计算结果相对比，而也有些问题，可以通过构造测试程序来进行验证。

测试程序通常是用确定可靠的算法编写的解题程序，但不须考虑时间和空间的消耗，用测试程序对测试数据进行求解，用计算结果与待测试程序的计算结果进行对比。

以题1041--纯素数问题为例，我们可以用最简单的穷举法进行求解，也许这样的解法是不被接受的，因为效率太低，但这个解法却可以用作我们的测试程序，甚至——有同学索性在本地先用这个程序把结果算出来，再写一个程序直接输出结果——居然也被接受了！

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ACM/ICPC竞赛其实就是算法设计和编码的竞赛，熟悉各种常用算法和算法设计策略并能灵活运用是非常必要的。

这里对几种在竞赛中经常用到的算法设计策略做一简单的介绍。

1、穷举法

穷举法是最基本的算法设计策略，其思想是列举出问题所有的可能解，逐一进行判别，找出满足条件的解。

穷举法的运用关键在于解决两个问题：

如何列举所有的可能解；

如何判别可能解是否满足条件；

在运用穷举法时，容易出现的问题是可能解过多，导致算法效率很低，这就需要对列举可能解的方法进行优化。

以题1041--纯素数问题为例，从1000到9999都可以看作是可能解，可以通过对所有这些可能解逐一进行判别，找出其中的纯素数，但只要稍作分析，就会发现其实可以大幅度地降低可能解的范围。根据题意易知，个位只可能是3、5、7，再根据题意可知，可以在3、5、7的基础上，先找出所有的二位纯素数，再在二位纯素数基础上找出三位纯素数，最后在三位纯素数的基础上找出所有的四位纯素数。

2、分治法

分治法也是应用非常广泛的一种算法设计策略，其思想是将问题分解为若干子问题，从而可以递归地求解各子问题，再综合出问题的解。

分治法的运用关键在于解决三个问题：

确定分治规则，即如何分解问题。

确定终结条件，即问题分解到什么状态时可以直接求解。

确定归纳方法，即如何由子问题的解得到原问题的解。这一步并不总是需要的，因为对某些问题来说，并不需要对子问题的解进行复杂的归纳。

我们熟知的如汉诺塔问题、折半查找算法、快速排序算法等都是分治法运用的典型案例。

以题1045--Square Coins为例，先对题意进行分析，可设一个函数f(m, n)等于用面值不超过n²的货币构成总值为m的方案数，则容易推导出：

f(m, n) = f(m-0*n*n, n-1)+f(m-1*n*n, n-1)+f(m-2*n*n, n-1)+...+f(m-k*n*n, n-1)

这里的k是币值为n²的货币最多可以用多少枚，即k=m/(n*n)。

也很容易分析出，f(m, 1) = f(1, n) = 1

对于这样的题目，一旦分析出了递推公式，程序就非常好写了。所以在动手开始写程序之前，分析工作做得越彻底，逻辑描述越准确、简洁，写起程序来就会越容易。

3、动态规划法

动态规划法多用来计算最优问题，动态规划法与分治法的基本思想是一致的，但处理的手法不同。动态规划法在运用时，要先对问题的分治规律进行分析，找出终结子问题，以及子问题向父问题归纳的规则，而算法则直接从终结子问题开始求解，逐层向上归纳，直到归纳出原问题的解。

动态规划法多用于在分治过程中，子问题可能重复出现的情况，在这种情况下，如果按照常规的分治法，自上向下分治求解，则重复出现的子问题就会被重复地求解，从而增大了冗余计算量，降低了求解效率。而采用动态规划法，自底向上求解，每个子问题只计算一次，就可以避免这种重复的求解了。

动态规划法还有另外一种实现形式，即备忘录法。备忘录的基本思想是设立一个称为备忘录的容器，记录已经求得解的子问题及其解。仍然采用与分治法相同的自上向下分治求解的策略，只是对每一个分解出的子问题，先在备忘录中查找该子问题，如果备忘录中已经存在该子问题，则不须再求解，可以从备忘录中直接得到解，否则，对子问题递归求解，且每求得一个子问题的解，都将子问题及解存入备忘录中。

例如，在题1045--Square Coins中，可以采用分治法求解，也可以采用动态规划法求解，即从f(m, 1)和f(1, n)出发，逐层向上计算，直到求得f(m, n)。

在竞赛中，动态规划和备忘录的思想还可以有另一种用法。有些题目中的可能问题数是有限的，而在一次运行中可能需要计算多个测试用例，可以采用备忘录的方法，预先将所有的问题的解记录下来，然后输入一个测试用例，就查备忘录，直接找到答案输出。这在各问题之间存在父子关系的情况下，会更有效。例如，在题1045--Square Coins中，题目中已经指出了最大的目标币值不超过300，也就是说问题数只有300个，而且各问题的计算中存在重叠的子问题，可以采用动态规划法，将所有问题的解先全部计算出来，再依次输入测试用例数据，并直接输出答案。

4、回溯法

回溯法是基于问题状态树搜索的求解法，其可适用范围很广。从某种角度上说，可以把回溯法看作是优化了的穷举法。回溯法的基本思想是逐步构造问题的可能解，一边构造，一边用约束条件进行判别，一旦发现已经不可能构造出满足条件的解了，则退回上一步构造过程，重新进行构造。这个退回的过程，就称之为“回溯”。

回溯法在运用时，要解决的关键问题在于：

如何描述局部解。

如何扩展局部解和回溯局部解。

如何判别局部解。

回溯法的经典案例也很多，例如全排列问题、N后问题等。

5、贪心法

贪心法也是求解最优问题的常用算法策略，利用贪心法策略所设计的算法，通常效率较高，算法简单。贪心法的基本思想是对问题做出目前看来最好的选择，即贪心选择，并使问题转化为规模更小的子问题。如此迭代，直到子问题可以直接求解。

基于贪心法的经典算法例如：哈夫曼算法、最小生成树算法、最短路径算法等。

但是，贪心法的运用是有条件的，必须能够证明贪心选择能够导出最优解，且转化出的子问题与原问题是同性质的问题，才能使用贪心法求解。

一个比较经典的贪心法求解的问题就是找硬币问题：有1、2、5、10、20、50、100七种面值的硬币，要支付指定的金额，问怎么支付所用的硬币个数最少。这是一个非常日常化的问题，凭直觉我们会想到，尽可能先用大面值的硬币，这就是“贪心选择”，而在这个问题上，这个贪心选择也是正确的。

6、限界剪枝法

限界剪枝法是求解较复杂最优问题的一种算法策略，与回溯法类似的是，限界剪枝法也是在问题状态空间树上进行搜索，但回溯法是搜索一般解，而限界剪枝法则是搜索最优解。限界剪枝法的基本思想是通过找出权值函数的上下界函数，以下界函数来指导搜索的方向，以上界函数来帮助剪除一些不可能含有最优解的分枝。

关于算法和算法策略的讨论是一个非常庞大的话题，几乎每个问题点都能扩展出一大堆可讨论的内容和案例。我实在不知道该怎样用简短的几篇文字就能够把这个话题说透，这里只能蜻蜓点水地对竞赛中经常用到的几种策略做一极为简略的介绍。

也许我们可以在以后的文章中，针对具体的题目进行算法和策略的分析，效果可能会更好。

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下面列举出<algorithm>中的模板函数：

adjacent_find / binary_search / copy / copy_backward / count / count_if / equal / equal_range / fill / fill_n / find / find_end / find_first_of / find_if / for_each / generate / generate_n / includes / inplace_merge / iter_swap / lexicographical_compare / lower_bound / make_heap / max / max_element / merge / min / min_element / mismatch / next_permutation / nth_element / partial_sort / partial_sort_copy / partition / pop_heap / prev_permutation / push_heap / random_shuffle / remove / remove_copy / remove_copy_if / remove_if / replace / replace_copy / replace_copy_if / replace_if / reverse / reverse_copy / rotate / rotate_copy / search / search_n / set_difference / set_intersection / set_symmetric_difference / set_union / sort / sort_heap / stable_partition / stable_sort / swap / swap_ranges / transform / unique / unique_copy / upper_bound

如果详细叙述每一个模板函数的使用，足够写一本书的了。还是来看几个简单的示例程序吧。

示例程序之一，for_each遍历容器：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

int Visit(int v) // 遍历算子函数
{
    cout << v << " ";
    return 1;
}

class MultInt // 定义遍历算子类
{
private:
    int factor;
public:
    MultInt(int f) : factor(f)
    {
    }
    void operator()(int &elem) const
    {
        elem *= factor;
    }
};

main()
{
    vector<int> L;
    for (int i=0; i<10; i++) L.push_back(i);
    for_each(L.begin(), L.end(), Visit);
    cout << endl;
    for_each(L.begin(), L.end(), MultInt(2));
    for_each(L.begin(), L.end(), Visit);
    cout << endl;
    return 1;
}

程序的输出结果为：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

示例程序之二，min_element/max_element，找出容器中的最小/最大值：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

main()
{
    vector<int> L;
    for (int i=0; i<10; i++) L.push_back(i);
    vector<int>::iterator min_it = min_element(L.begin(), L.end());
    vector<int>::iterator max_it = max_element(L.begin(), L.end());
    cout << "Min is " << *min_it << endl;
    cout << "Max is " << *max_it << endl;
    return 1;
}

程序的输出结果为：

Min is 0
Max is 9

示例程序之三，sort对容器进行排序：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
void Print(vector<int> &L)
{
    for (vector<int>::iterator it=L.begin(); it!=L.end(); it++)
        cout << *it << " ";
    cout << endl;
}
main()
{
    vector<int> L;
    for (int i=0; i<5; i++) L.push_back(i);
    for (int i=9; i>=5; i--) L.push_back(i);
    Print(L);
    sort(L.begin(), L.end());
    Print(L);
    sort(L.begin(), L.end(), greater<int>()); // 按降序排序
    Print(L);
    return 1;
}

程序的输出结果为：

0 1 2 3 4 9 8 7 6 5
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

示例程序之四，copy在容器间复制元素：

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
using namespace std;
main( )
{
    // 先初始化两个向量v1和v2
    vector <int> v1, v2;
    for (int i=0; i<=5; i++) v1.push_back(10*i);
    for (int i=0; i<=10; i++) v2.push_back(3*i);

    cout << "v1 = ( " ;
    for (vector <int>::iterator it=v1.begin(); it!=v1.end(); it++)
        cout << *it << " ";
    cout << ")" << endl;

    cout << "v2 = ( " ;
    for (vector <int>::iterator it=v2.begin(); it!=v2.end(); it++)
        cout << *it << " ";
    cout << ")" << endl;

    // 将v1的前三个元素复制到v2的中间
    copy(v1.begin(), v1.begin()+3, v2.begin()+4);

    cout << "v2 with v1 insert = ( " ;
    for (vector <int>::iterator it=v2.begin(); it!=v2.end(); it++)
        cout << *it << " ";
    cout << ")" << endl;
    
    // 在v2内部进行复制，注意参数2表示结束位置，结束位置不参与复制
    copy(v2.begin()+4, v2.begin()+7, v2.begin()+2);

    cout << "v2 with shifted insert = ( " ;
    for (vector <int>::iterator it=v2.begin(); it!=v2.end(); it++)
        cout << *it << " ";
    cout << ")" << endl;
    return 1;
}

程序的输出结果为：

v1 = ( 0 10 20 30 40 50 )
v2 = ( 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 )
v2 with v1 insert = ( 0 3 6 9 0 10 20 21 24 27 30 )
v2 with shifted insert = ( 0 3 0 10 20 10 20 21 24 27 30 )

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准确地说，STL中的stack和queue不同于vector、list等容器，而是对这些容器的重新包装。这里我们不去深入讨论STL的stack和queue的实现细节，而是来了解一些他们的基本使用。

1、stack

stack模板类的定义在<stack>头文件中。

stack模板类需要两个模板参数，一个是元素类型，一个容器类型，但只有元素类型是必要的，在不指定容器类型时，默认的容器类型为deque。

定义stack对象的示例代码如下：

stack<int> s1;
stack<string> s2;

stack的基本操作有：

入栈，如例：s.push(x);

出栈，如例：s.pop();注意，出栈操作只是删除栈顶元素，并不返回该元素。

访问栈顶，如例：s.top()

判断栈空，如例：s.empty()，当栈空时，返回true。

访问栈中的元素个数，如例：s.size()

下面是用string和stack写的解题1064--Parencoding的程序。

#include <iostream>
#include <string>
#include <stack>
using namespace std;
main()
{
    int n;
    cin >> n;
    for (int i=0; i<n; i++)
    {
        int m;
        cin >> m;
        string str;
        int leftpa = 0;
        for (int j=0; j<m; j++)  // 读入P编码，构造括号字符串
        {
            int p;
            cin >> p;
            for (int k=0; k<p-leftpa; k++) str += '(';
            str += ')';
            leftpa = p;
        }
        stack<int> s;
        for (string::iterator it=str.begin(); it!=str.end(); it++)
        {   // 构造M编码
            if (*it=='(')
                s.push(1);
            else
            {
                int p = s.top(); s.pop();
                cout << p << " ";
                if (!s.empty()) s.top() += p;
            }
        }
        cout << endl;
    }
    return 1;
}

2、queue

queue模板类的定义在<queue>头文件中。

与stack模板类很相似，queue模板类也需要两个模板参数，一个是元素类型，一个容器类型，元素类型是必要的，容器类型是可选的，默认为deque类型。

定义queue对象的示例代码如下：

queue<int> q1;
queue<double> q2;

queue的基本操作有：

入队，如例：q.push(x); 将x接到队列的末端。

出队，如例：q.pop(); 弹出队列的第一个元素，注意，并不会返回被弹出元素的值。

访问队首元素，如例：q.front()，即最早被压入队列的元素。

访问队尾元素，如例：q.back()，即最后被压入队列的元素。

判断队列空，如例：q.empty()，当队列空时，返回true。

访问队列中的元素个数，如例：q.size()

3、priority_queue

在<queue>头文件中，还定义了另一个非常有用的模板类priority_queue(优先队列）。优先队列与队列的差别在于优先队列不是按照入队的顺序出队，而是按照队列中元素的优先权顺序出队（默认为大者优先，也可以通过指定算子来指定自己的优先顺序）。

priority_queue模板类有三个模板参数，第一个是元素类型，第二个容器类型，第三个是比较算子。其中后两个都可以省略，默认容器为vector，默认算子为less，即小的往前排，大的往后排（出队时序列尾的元素出队）。

定义priority_queue对象的示例代码如下：

priority_queue<int> q1;
priority_queue< pair<int, int> > q2;  // 注意在两个尖括号之间一定要留空格。
priority_queue<int, vector<int>, greater<int> > q3; // 定义小的先出队

priority_queue的基本操作与queue相同。

初学者在使用priority_queue时，最困难的可能就是如何定义比较算子了。

如果是基本数据类型，或已定义了比较运算符的类，可以直接用STL的less算子和greater算子——默认为使用less算子，即小的往前排，大的先出队。

如果要定义自己的比较算子，方法有多种，这里介绍其中的一种：重载比较运算符。优先队列试图将两个元素x和y代入比较运算符(对less算子，调用 x<y，对greater算子，调用x>y)，若结果为真，则x排在y前面，y将先于x出队，反之，则将y排在x前面，x将先出队。

看下面这个简单的示例：

#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
class T
{
public:
    int x, y, z;
    T(int a, int b, int c):x(a), y(b), z(c)
    {
    }
};
bool operator < (const T &t1, const T &t2)
{
    return t1.z < t2.z;  // 按照z的顺序来决定t1和t2的顺序
}
main()
{
    priority_queue<T> q;
    q.push(T(4,4,3));
    q.push(T(2,2,5));
    q.push(T(1,5,4));
    q.push(T(3,3,6));

    while (!q.empty())
    {
        T t = q.top(); q.pop();
        cout << t.x << " " << t.y << " " << t.z << endl;
    }
    return 1;
}

输出结果为(注意是按照z的顺序从大到小出队的)：

3 3 6
2 2 5
1 5 4
4 4 3

再看一个按照z的顺序从小到大出队的例子：

#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
class T
{
    public:
    int x, y, z;
    T(int a, int b, int c):x(a), y(b), z(c)
    {
    }
};
bool operator > (const T &t1, const T &t2)
{
    return t1.z > t2.z;
}
main()
{
    priority_queue<T, vector<T>, greater<T> > q;
    q.push(T(4,4,3));
    q.push(T(2,2,5));
    q.push(T(1,5,4));
    q.push(T(3,3,6));

    while (!q.empty())
    {
        T t = q.top(); q.pop();
        cout << t.x << " " << t.y << " " << t.z << endl;
    }
    return 1;
}

输出结果为：

4 4 3
1 5 4
2 2 5
3 3 6

如果我们把第一个例子中的比较运算符重载为：

bool operator < (const T &t1, const T &t2)
{
    return t1.z > t2.z;  // 按照z的顺序来决定t1和t2的顺序
}

则第一个例子的程序会得到和第二个例子的程序相同的输出结果。

再回顾一下用优先队列实现的题1067--Ugly Numbers的代码：

#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
typedef pair<unsigned long int, int> node_type;
main( int argc, char *argv[] )
{
    unsigned long int result[1500];
    priority_queue< node_type, vector<node_type>, greater<node_type> > Q;
    Q.push( make_pair(1, 3) );
    for (int i=0; i<1500; i++)
    {
        node_type node = Q.top();
        Q.pop();
        switch(node.second)
        {
        case 3: Q.push( make_pair(node.first*2, 3) );
        case 2: Q.push( make_pair(node.first*3, 2) );
        case 1: Q.push( make_pair(node.first*5, 1) );
        }
        result[i] = node.first;
    }
    int n;
    cin >> n;
    while (n>0)
    {
        cout << result[n-1] << endl;
        cin >> n;
    }
    return 1;
}

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STL中关于iterator(迭代器)的实现是相当复杂的，这里我们暂时不去详细讨论关于iterator(迭代器)的实现和使用，而只对iterator(迭代器)做一点简单的介绍。

简单地说，STL中有以下几类iterator(迭代器)：

• 输入iterator(迭代器)，在容器的连续区间内向前移动，可以读取容器内任意值；
• 输出iterator(迭代器)，把值写进它所指向的容器中；
• 前向iterator(迭代器)，读取队列中的值，并可以向前移动到下一位置(++p,p++)；
• 双向iterator(迭代器)，读取队列中的值，并可以向前向后遍历容器；
• 随机访问iterator(迭代器), 可以直接以下标方式对容器进行访问，vector的iterator(迭代器)就是这种iterator(迭代器)；
• 流iterator(迭代器)，可以直接输出、输入流中的值；

每种STL容器都有自己的iterator(迭代器)子类，下面先来看一段简单的示例代码：

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
main()
{
    vector<int> s;
    for (int i=0; i<10; i++) s.push_back(i);
    for (vector<int>::iterator it=s.begin(); it!=s.end(); it++)
        cout << *it << " ";
    cout << endl;
    return 1;
}

vector的begin()和end()方法都会返回一个vector::iterator对象，分别指向vector的首元素位置和尾元素的下一个位置（我们可以称之为结束标志位置）。

对一个iterator(迭代器)对象的使用与一个指针变量的使用极为相似，或者可以这样说，指针就是一个非常标准的iterator(迭代器)。

再来看一段稍微特别一点的代码：

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
main()
{
    vector<int> s;
    s.push_back(1);
    s.push_back(2);
    s.push_back(3);
    copy(s.begin(), s.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));
    cout <<endl;
    return 1;
}

这段代码中的copy就是STL中定义的一个模板函数，copy(s.begin(), s.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));的意思是将由s.begin()至s.end()(不含s.end())所指定的序列复制到标准输出流cout中，用" "作为每个元素的间隔。也就是说，这句话的作用其实就是将表中的所有内容依次输出。

iterator(迭代器)是STL容器和算法之间的“胶合剂”，几乎所有的STL算法都是通过容器的iterator(迭代器)来访问容器内容的。只有通过有效地运用iterator(迭代器)，才能够有效地运用STL强大的算法功能。

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string类其实可以看作是一个字符的vector，vector上的各种操作都可以适用于string，另外，string类对象还支持字符串的拼合、转换等操作。

下面先来看一个简单的例子：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
main()
{
    string s = "Hello! ", name;
    cin >> name;
    s += name;
    s += '!';
    cout << s << endl;
    return 1;
}

再以题1064--Parencoding为例，看一段用string作为容器，实现由P代码还原括号字符串的示例代码片段：

int m;
cin >> m; // P编码的长度
string str; // 用来存放还原出来的括号字符串
int leftpa = 0; // 记录已出现的左括号的总数
for (int j=0; j<m; j++)
{
    int p;
    cin >> p;
    for (int k=0; k<p-leftpa; k++) str += '(';
    str += ')';
    leftpa = p;
}

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vector模板类需要两个模板参数，第一个参数是存储元素的数据类型，第二个参数是存储分配器的类型，其中第二个参数是可选的，如果不给出第二个参数，将使用默认的分配器。

下面给出几个常用的定义vector向量对象的方法示例：

vector<int> s;  
定义一个空的vector对象，存储的是int类型的元素。

vector<int> s(n);
定义一个含有n个int元素的vector对象。
vector<int> s(first, last);  
定义一个vector对象，并从由迭代器first和last定义的序列[first, last)中复制初值。

vector的基本操作有：

s[i]
直接以下标方式访问容器中的元素。

s.front()
返回首元素。
s.back()
返回尾元素。

s.push_back(x)
向表尾插入元素x。
s.size()
返回表长。

s.empty()
当表空时，返回真，否则返回假。
s.pop_back()
删除表尾元素。

s.begin()
返回指向首元素的随机存取迭代器。
s.end()
返回指向尾元素的下一个位置的随机存取迭代器。

s.insert(it, x)
向迭代器it指向的元素前插入新元素val。
s.insert(it, n, x)
向迭代器it指向的元素前插入n个x。

s.insert(it, first, last)
将由迭代器first和last所指定的序列[first, last)插入到迭代器it指向的元素前面。
s.erase(it)
删除由迭代器it所指向的元素。

s.erase(first, last)
删除由迭代器first和last所指定的序列[first, last)。
s.reserve(n)
预分配缓冲空间，使存储空间至少可容纳n个元素。

s.resize(n)
改变序列的长度，超出的元素将会被删除，如果序列需要扩展（原空间小于n），元素默认值将填满扩展出的空间。
s.resize(n, val)
改变序列的长度，超出的元素将会被删除，如果序列需要扩展（原空间小于n），将用val填满扩展出的空间。

s.clear()
删除容器中的所有的元素。
s.swap(v)
将s与另一个vector对象v进行交换。

s.assign(first, last)
将序列替换成由迭代器first和last所指定的序列[first, last)。[first, last)不能是原序列中的一部分。
要注意的是，resize操作和clear操作都是对表的有效元素进行的操作，但并不一定会改变缓冲空间的大小。

另外，vector还有其他一些操作如反转、取反等，不再一下列举。

vector上还定义了序列之间的比较操作运算符(>, <, >=, <=, ==, !=)，可以按照字典序比较两个序列。

还是来看一些示例代码。输入个数不定的一组整数，再将这组整数按倒序输出，如下所示：

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
main()
{
    vector<int> L;
    int x;
    while (cin>>x) L.push_back(x);
    for (int i=L.size()-1; i>=0; i--) cout << L[i] << " ";
    cout << endl;
    return 1;
}

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