c++ 容器類 概括性介紹
2009-05-17 20:48
c++中的容器類包括「順序儲存結構」和「關聯儲存結構」，前者包括vector，list，deque等；後者包括set，map，multiset，multimap等。
若需要儲存的元素數在編譯器間就可以確定，可以使用陣列來儲存，否則，就需要用到容器類了。
1、vector
連續儲存結構，每個元素是在記憶體上是連續的；
支援高效的隨機訪問和在尾端插入/刪除操作，但其他位置的插入/刪除操作效率低下；
2、deque
連續儲存結構，即其每個元素在記憶體上也是連續的，類似於vector，不同之處在於，deque提供了兩級陣列結構，第一級完全類似於vector，代表實際容器；另一級維護容器的首位位址。
這樣，deque除了具有vector的所有功能外，還支援高效的首端插入/刪除操作。
3、list
非連續儲存結構，具有雙鏈表結構，每個元素維護一對前向和後向指標，因此支援前向/後向遍歷。
支援高效的隨機插入/刪除操作，但隨機訪問效率低下，且由於需要額外維護指標，開銷也比較大。
4、vector v.s. list v.s. deque：
a、若需要隨機訪問操作，則選擇vector；
b、若已經知道需要儲存元素的數目， 則選擇vector；
c、若需要隨機插入/刪除（不僅僅在兩端），則選擇list
d、只有需要在首端進行插入/刪除操作的時候，才選擇deque，否則都選擇vector。
e、若既需要隨機插入/刪除，又需要隨機訪問，則需要在vector與list間做個折中。
f、當要儲存的是大型負責類物件時，list要優於vector；當然這時候也可以用vector來儲存指向物件的指標，同樣會取得較高的效率，但是指標的維護非常容易出錯，因此不推薦使用。
5、capacity v.s size
a、capacity是容器需要增長之前，能夠盛的元素總數；只有連續儲存的容器才有capacity的概念（例如vector，deque，string），list不需要capacity。
b、size是容器當前儲存的元素的數目。
c、vector預設的容量初始值，以及增長規則是依賴於編譯器的。
6、用vector儲存自定義類物件時，自定義類物件須滿足：
a、有可供呼叫的無參建構函式（預設的或自定義的）；
b、有可用的拷貝賦值函式（預設的或自定義的）
7、迭代器iterator
a、vector與deque的迭代器支援算術運算，list的迭代器只能進行++/--操作，不支援普通的算術運算。
以下為整個列表概述：
標準容器類
說明順序性容器
vector
從後面快速的插入與刪除，直接訪問任何元素
deque
從前面或後面快速的插入與刪除，直接訪問任何元素
list
雙鏈表，從任何地方快速插入與刪除
關聯容器
set快速查詢，不允許重複值
multiset
快速查詢，允許重複值
map一對多對映，基於關鍵字快速查詢，不允許重複值
multimap
一對多對映，基於關鍵字快速查詢，允許重複值
容器介面卡
stack
後進先出
queue
先進先出
priority_queue
最高優先順序元素總是第乙個出列
所有標準庫共有函式
預設建構函式
提供容器預設初始化的建構函式。
複製建構函式
將容器初始化為現有同類容器副本的建構函式
析構函式
不再需要容器時進行記憶體整理的析構函式
empty
容器中沒有元素時返回true,否則返回false
max_size
返回容器中最大元素個數
size
返回容器中當前元素個數
operator=
將乙個容器賦給另乙個容器
operator<
如果第乙個容器小於第二個容器，返回true，否則返回false，
operator<=
如果第乙個容器小於或等於第二個容器，返回true，否則返回false
operator>
如果第乙個容器大於第二個容器，返回true，否則返回false
operator>=
如果第乙個容器大於或等於第二個容器，返回true，否則返回false
operator==
如果第乙個容器等於第二個容器，返回true，否則返回false
operator!=
如果第乙個容器不等於第二個容器，返回true，否則返回false
swap
交換兩個容器的元素
其中operator>,operator>=,operator<,operator<=,operator==,operator!=均不適用於priority_queue
順序容器和關聯容器共有函式
begin
該函式兩個版本返回iterator或const_iterator，引用容器第乙個元素
end該函式兩個版本返回iterator或const_iterator,引用容器最後乙個元素後面一位
rbegin
該函式兩個版本返回reverse_iterator或const_reverse_iterator,引用容器最後乙個元素
rend
該函式兩個版本返回reverse_iterator或const_reverse_iterator，引用容器第乙個元素前面一位
erase
從容器中清除乙個或幾個元素
clear
清除容器中所有元素
下表顯示了順序容器和關聯容器中常用的typedef，這些typedef常用於變數、引數和函式返回值的一般性宣告。
value_type
容器中存放元素的型別
reference
容器中存放元素型別的引用
const_reference
容器中存放元素型別的常量引用，這種引用只能讀取容器中的元素和進行const操作
pointer
容器中存放元素型別的指標
iterator
指向容器中存放元素型別的迭代器
const_iterator
指向容器中存放元素型別的常量迭代器，只能讀取容器中的元素
reverse_iterator
指向容器中存放元素型別的逆向迭代器，這種迭代器在容器中逆向迭代
const_reverse_iterator
指向容器中存放元素型別的逆向迭代器，只能讀取容器中的元素
difference_type
引用相同容器的兩個迭代器相減結果的型別（list和關聯容器沒有定義operator-）
size_type
用於計算容器中專案數和檢索順序容器的型別（不能對list檢索）
三、序列類容器
vector
向量 相當於乙個陣列
在記憶體中分配一塊連續的記憶體空間進行儲存。支援不指定vector大小的儲存。stl內部實現時，首先分配乙個非常大的記憶體空間預備進行儲存，即capacituy（）函式返回的大小，當超過此分配的空間時再整體重新放分配一塊記憶體儲存，這給人以vector可以不指定vector即乙個連續記憶體的大小的感覺。通常此預設的記憶體分配能完成大部分情況下的儲存。
優點：(1) 不指定一塊記憶體大小的陣列的連續儲存，即可以像陣列一樣操作，但可以對此陣列
進行動態操作。通常體現在push_back() pop_back()
(2) 隨機訪問方便，即支援[ ]操作符和vector.at()
(3) 節省空間。
缺點：(1) 在內部進行插入刪除操作效率低。
(2) 只能在vector的最後進行push和pop，不能在vector的頭進行push和pop。
(3) 當動態新增的資料超過vector預設分配的大小時要進行整體的重新分配、拷貝與釋
放2 list
雙向鍊錶
每乙個結點都包括乙個資訊快info、乙個前驅指標pre、乙個後驅指標post。可以不分配必須的記憶體大小方便的進行新增和刪除操作。使用的是非連續的記憶體空間進行儲存。
優點：(1) 不使用連續記憶體完成動態操作。
(2) 在內部方便的進行插入和刪除操作
(3) 可在兩端進行push、pop
缺點：(1) 不能進行內部的隨機訪問，即不支援[ ]操作符和vector.at()
(2) 相對於verctor占用記憶體多
3 deque
雙端佇列 double-end queue
deque是在功能上合併了vector和list。
優點：(1) 隨機訪問方便，即支援[ ]操作符和vector.at()
(2) 在內部方便的進行插入和刪除操作
(3) 可在兩端進行push、pop
缺點：(1) 占用記憶體多
使用區別：
1 如果你需要高效的隨即訪問，而不在乎插入和刪除的效率，使用vector
2 如果你需要大量的插入和刪除，而不關心隨即訪問，則應使用list
3 如果你需要隨即訪問，而且關心兩端資料的插入和刪除，則應使用deque
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