C/C++知识要点2——STL中Vector、Map、Set容器的实现原理

本文深入探讨C++ STL中的Vector、Map和Set容器。Vector作为动态数组,支持随机访问,但插入操作可能导致效率下降,因需重新分配内存。Map是键值对存储的关联容器,基于红黑树实现,查找效率高。Set是只含唯一关键字的关联容器,同样基于红黑树,确保高效查找和操作。了解这些容器的特性和操作策略对于优化C++程序至关重要。

1、Vector是顺序容器,是一个动态数组,支持随机存取、插入、删除、查找等操作,在内存中是一块连续的空间。在原有空间不够情况下自动分配空间,增加为原来的两倍。vector随机存取效率高,但是在vector插入元素,需要移动的数目多,效率低下。

注意:vector动态增加大小时,并不是在原空间之后持续新空间(因为无法保证原空间之后尚有可供配置的空间),而是以原大小的两倍另外配置一块较大的空间,然后将原内容拷贝过来,然后才开始在原内容之后构造新元素,并释放原空间。因此,对vector的任何操作,一旦引起空间重新配置,指向原vector的所有迭代器就都失效了。


2、Map是关联容器,以键值对的形式进行存储,方便进行查找。关键词起到索引的作用,值则表示与索引相关联的数据。以红黑树的结构实现,插入删除等操作都在O(logn)时间内完成。

注意:map的下标操作,其行为与vector很不相同:使用一个不在容器中关键字作为下标,会添加一个具有此关键字的元素到map中。一般使用find函数代替下标操作。

3、Set是关联容器,set中每个元素只包含一个关键字。set支持高效的关键字查询操作——检查一个给定的关键字是否在set中。set也是以红黑树的结构实现,支持高效插入、删除等操作。


关于Map、Set,STL提供8个关联容器,这8个关联容器的不同之处体现在三个维度上面:

  1. 或者是一个set,或者是一个map
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