C++中STL各容器详解

一、STL中六大组件：

1）容器（Container），是一种数据结构，如list，vector，和deques ，以模板类的方法提供。为了访问容器中的数据，可以使用由容器类输出的迭代器；

2）迭代器（Iterator），提供了访问容器中对象的方法。例如，可以使用一对迭代器指定list或vector中的一定范围的对象。迭代器就如同一个指针。事实上，C++的指针也是一种迭代器。但是，迭代器也可以是那些定义了operator*()以及其他类似于指针的操作符地方法的类对象。迭代器实际上也是一种将operator*、operator->、operator++、operator--等指针相关操作予以重载的class template

3）算法（Algorithm），是用来操作容器中的数据的模板函数。例如，STL用sort()来对一个vector中的数据进行排序，用find()来搜索一个list中的对象，函数本身与他们操作的数据的结构和类型无关，因此他们可以在从简单数组到高度复杂容器的任何数据结构上使用；

4）仿函数（Function object） ，行为类似函数，可作为算法的某种策略。从实现角度看，仿函数是一种重载了operator（）的class或class template。一般函数指针可视为狭义的仿函数。

5）迭代适配器（Adaptor），一种用来修饰容器、仿函数、迭代器接口的东西。STL提供的的queue和stack，虽然看似容器，其实只能算是一种容器配接器，因为他们的弟弟不完全借助deque，所有操作都由底层deque提供。

6）配置器（allocator），负责空间配置与管理。实现了动态空间配置，空间管理，空间释放的class template。

7）六大组件的交互关系：容器通过空间配置器取得数据存储空间，算法通过迭代器取得容器的内容，仿函数可以协助空间配置器完成不同的策略变化，适配器可以修饰或套接仿函数。

 

二、底层数据结构的实现

1.vector       底层数据结构为数组 ，支持快速随机访问。

2.list            底层数据结构为双向链表，支持快速增删。

3.deque       底层数据结构为一个中央控制器和多个缓冲区，支持首尾（中间不能）快速增删，也支持随机访问，看起来像是list和vector的结合品。

4.stack        底层一般用list或deque实现，封闭头部即可，不用vector的原因应该是容量大小有限制，扩容耗时。

5.queue     底层一般用list或deque实现，封闭头部即可，不用vector的原因应该是容量大小有限制，扩容耗时。

（stack和queue其实是适配器,而不叫容器，因为是对容器的再封装）

6.priority_queue     底层数据结构一般为vector为底层容器，堆heap为处理规则来管理底层容器实现。

7.set                   底层数据结构为红黑树，有序，不重复

8.multiset            底层数据结构为红黑树，有序，可重复 

9.map                 底层数据结构为红黑树，有序，不重复

10.multimap      底层数据结构为红黑树，有序，可重复

11.hash_set         底层数据结构为hash表，无序，不重复

12.hash_multiset   底层数据结构为hash表，无序，可重复

13.hash_map       底层数据结构为hash表，无序，不重复

14.hash_multimap  底层数据结构为hash表，无序，可重复 

 

三、容器（Container）

1、STL的容器种类

（1）序列式容器(Sequence container)， 这是- .种有序(ordered) 集合，其内每个元素均有确凿的位置一-取决 于插人时机和地点，与元素值无关。如果你以追加方式对一.个集合置人6个元素，它们的排列次序将和置人次序- -致。STL 提供了5个定义好的序列式容器: array. vector、 deque、 list 和forward_ list。

（2）关联式容器(Associative container)，这是-种已排序(sorted) 集合，元素位置取决于其value (或key---如 果元素是个key/value pair)和给定的某个排序准则。如果将6个元素置入这样的集合中，它们的值将决定它们的次序，和插入次序无关。STL 提供了4个关联式容器: set、 multiset、 map和multimap。

（3）无序容器(Unordered (associative) container)， 这是一 种无序集合(unordered collec-tion),其内每个元素的位置无关紧要，唯一重要的是某特定元素是否位于此集合内。元素值或其安插顺序，都不影响。

 

2、容器类的共通操作

c1 = move(c2) //赋值，c2赋给c1

元素访问：

a、简单访问

for(auto& elem : coll){

cout<<elem;

}

b、指定位置操作的访问

for(auto pos=coll.begin(); pos!=coll.end; ++pos){

*pos = ...;

}

c、使用迭代器访问

for(iterator pos=coll.begin(); pos!=coll.end(); ++pos){

cout<<*pos;

}

 

3、容器提供的类型

4、序列式容器

（1）Array（其class名为array）

a、类似数组，固定大小，随机访问。

例：

array<string,5>  coll = {“hello”, “world”}; //初始化

for(int i = 0; i<coll.size(); i++){

cout<<coll[i]<,endl;

}

b、Class array<>的构造函数

c、Class array<>的赋值操作

d、Class array<>元素直接访问

注：只有at（）执行范围检查

e、Class array<>迭代器的相关操作