25、C++ 容器效率、模板与虚函数详解

C++ 容器效率、模板与虚函数详解

1. Vector 成员函数效率分析

在编程中，我们常常需要考虑不同操作的时间效率，对于 Vector 容器的成员函数也是如此。下面以当前数组大小为 N 来分析一些函数的效率：
| 函数 | 效率（时间要求） |
| ---- | ---- |
| size | O(1) |
| operator[] | O(1) |
| operator= | O(N) |
| 拷贝构造函数 | O(N) |
| push_back | O(N) |

从表格可以看出，如果要对整个向量进行操作，所需时间为 O(N)；如果只是对单个元素进行操作，所需时间为 O(1)，但 push_back 除外，它需要 O(N) 的时间，因为要将旧内容复制到新的内存块中。

以下是一些相关练习：
1. 求 print 函数在 O 表示法下的时间要求。
2. 编写 pop_back 函数，并确定其时间要求，如果不是 O(1)，则说明做了过多的工作。
3. 重写 push_back 函数，使其在添加新元素时，不是每次都重新分配内存，而是每添加十个元素分配一次足够的内存。判断这样是否会改变时间成本，并思考是否值得这样做。
4. 编写一个 Queue 类，它类似于 Stack，但从添加元素的相反端取出元素，即先进先出。确定 enqueue 和 dequeue 在 O 表示法下的时间。

2. 将 Vector 转换为模板类

为了让 Vector 能够存储不同类型的数据，我们可以将其转换为模板类。具体操作步骤如下：
1.