【数据结构与算法】C++ STL库介绍

1. STL库中的容器介绍

(链接写的非常好) https://www.cnblogs.com/linuxAndMcu/p/10254542.html

STL提供了七种容器类型：
向量（vector）、双端队列（deque）、列表（list）、集合（set）、多重集合（multiset）、映射（map）和多重映射（multimap）

前三种（向量，双端队列，列表）是序列式容器，里面的数据按照插入顺序排序(换句话说，是无序的)

后四种（集合和映射）是关联式容器，元素位置取决于特定的排序准则以及元素值，和插入次序无关。如果你将六个元素置入这样的群集中，它们的位置取决于元素值，和插入次序无关。STL提供了四个序列式容器：集合（set）、多重集合（multiset）、映射（map）和多重映射（multimap）。

序列式容器

1. vector
   vector是由动态数组实现的，它的特征是相当于可分配拓展的数组（动态数组），它的随机访问快，在中间插入和删除慢，但在末端插入和删除快。

2. list
   list是由双向链表（doubly linked list）实现而成，元素也存放在堆中，每个元素都是放在一块内存中，他的内存空间可以是不连续的，通过指针来进行数据的访问，这个特点使得它的随机存取变得非常没有效率，因此它没有提供[]操作符的重载。但是由于链表的特点，它可以很有效率的支持任意地方的插入和删除操作。

3. deque
   deque也是由动态数组实现的，是list和vector的折中方案。兼有list的优点，也有vector随机线性访问效率高的优点。

相同点：三者都能实现resize()来重新调整容器的大小。
不同点：

• vector能实现随机存取，即[]操作，而list不能，deque是二者的结合体，也能够实现[]操作，但效率没有vector高。
• vector适合在文件的尾部实现插入与删除操作，在头部或中部时效率非常低下。而list可以在容器的任何位置实现插入与删除操作。

关联式容器

关联式容器依据特定的排序准则，自动为其元素排序。排序准则以函数形式呈现，用来比较元素值（value）或元素键（key）。缺省情况下以operator<进行 比较，不过你也可以提供自己的比较函数，定义出不同的排序准则。

通常关联式容器由二叉树（binary tree）实现。在二叉树中，每个元素（节 点）都有一个父节点和两个子节点；左子树的所有元素都比自己小，右子树的所有元素都比自己大。关联式容器的差别主要在于元素的类型以及处理重复元素时的方式。

STL预先定义好的关联式容器有：集合（set）、多重集合（multiset）、映射（map）和多重映射（multimap）。

1. 集合
   set（集合）由红黑树实现，其内部元素依据其值自动排序，每个元素值只能出现一次，不允许重复。（红黑树是平衡二叉树的一种）

2. multiset
   Multiset和set相同，只不过它允许重复元素。

3. map
   Map由红黑树实现，其元素都是“键值/实值”所形成的一个对组（key/value pairs)。每个元素有一个键，是排序准则的基础。每一个键只能出现一次，不允许重复。

4. multimap
   multimap和map相同，但允许重复元素

容器配接器

除了以上七个基本容器类别，为满足特殊需求，STL还提供了一些特别的（并且预先定义好的）容器配接器，根据基本容器类别实现而成。包括：

1. stack
   stack 容器对元素采取LIFO（后进先出）的管理策略。

2. queue
   queue 容器对元素采取FIFO（先进先出）的管理策略。也就是说，它是个普通的缓冲区（buffer）。

3. priority_queue
   priority_queue 容器中的元素可以拥有不同的优先权。所谓优先权，乃是基于程序员提供的排序准则（缺省使用operators)而定义。Priority queue的效果相当于这样一个buffer: “下一元素永远是queue中优先级最高的元素”。如果同时有多个元素具备最髙优先权，则其次序无明确定义。

各种容器的异同点比较

Vector与数组的异同点

数组是c++中类似vector的数据结构，它们都可以对一种类型进行储存，既都是容器。虽说两者有相似之处，但也有显著的区别，c++ primer的作者说到，在实际的编程中，我们作为程序员应该避免用到低级数组和指针，而更应该多用高级的vector和迭代器。在程序强调速度的情况下，我们程序员可以在类类型的内部使用数组和指针。下面我对vector和数组进行了总结。两者的相同点如下：

• 都是对同一种类型的数据进行储存。
• 都可以用下标操作进行处理。
• 都可以用迭代器进行操作（在c++中每个容器都配有各自的迭代器，数组也是种容器）

两者的区别如下：

• vector可以用size获取vector的长度，而数组不可以。
• vector长度不固定，可以随时增加，而数组长度固定，在定义之后就不可以更改。
• vector可以在末尾增加元素（用push_back），而数组不能增加在长度以外的长度。
• 可以确定长度，节约空间，不能确定长度，必须在定义时定义一个很大的空间留给数组，造成内存的浪费。

C++ vector和list的区别

• vector和数组类似，拥有一段连续的内存空间，而list是由双向链表实现的，因此内存空间是不连续的。
• vector支持高效的随机存取，时间复杂度为o(1)，而list随机存取效率很低，时间复杂度为o(n)，只能通过指针访问。
• vector只有在尾部插入和添加的效率高，而list在任何位置都能高效地进行插入和删除。

2. STL相关面试题

STL中的sort算法用的是什么排序算法？

https://www.cnblogs.com/easyeasier/p/10206565.html
答案： 结合快速排序-插入排序-堆排序 三种排序算法。

需要注意的几个点：

• 并非所有容器都使用sort算法（需要考虑哪些STL容器需要用到sort算法？）
  首先，关系型容器拥有自动排序功能，因为底层采用RB-Tree，所以不需要用到sort算法。
  其次，序列式容器中的stack、queue和priority-queue都有特定的出入口，不允许用户对元素排序。
  剩下的vector、deque，适用sort算法。

• 划重点： STL的sort算法，数据量大时采用QuickSort快排算法，分段归并排序。一旦分段后的数据量小于某个门槛（16），为避免QuickSort快排的递归调用带来过大的额外负荷，就改用Insertion Sort插入排序。如果递归层次过深，还会改用HeapSort堆排序。

STL迭代器失效

 

尊重原创 https://www.cnblogs.com/linuxAndMcu/p/10254542.html