【语言-C++】C++容器：list、vector、hash、map的区别及使用范围

1、list：

构造：第一个节点存放了头节点的地址、数据地址和下一个节点的地址，下一个节点存放了上一个节点的地址、数据的地址和下一个节点的地址，各个数据块都不一定是连续的！（list是散区，靠地址链接）

删除：将此节点的下地址给上一节点的下地址、上地址给下一节点的上地址

插入：将此节点的上地址给上一节点的下地址、下地址给下一节点的上地址

遍历\查询:：先拿到一个节点，再拿到第一个节点的下一节点的地址，再找下一节点.,拿此节点的下一节点的地址.........

删除和插入，时效率高

2、vector：

构造：后台默认开辟NUM=500（不一定是500）大小的连续空间；当我们插入数据 过500时，vector再开辟500的连续空间（两个500空间不一定连续），vector重载+算法 在最后一个 也就是第500个数据的位置记录下一个500连续空间的地址！（vector是块区，靠地址链接）！

删除：删除其中一个当前块的后面数据全部前移

插入：插入后所有数据地址后移

遍历\查询:：只需要对地址++就行，vector会重载地址++操作

效率，前500个遍历很快，500到501慢一点，500到999又很快

遍历时数据时使用

3、hash

牺牲空间换取效率，

开辟一个比需存数据更大的一个二维数组

随机一个数，通过算法得到二维数组的ID，判断此ID是否存在数据，不存在，将这个要存放的数据放在此ID处，存在继续随机，直到算出来的ID不存在数据.....

，开辟空间越大存放数据的效率越高，但是浪费的空间，数据之间有空隙不连续，效率高

大量数据

4、Map

平衡二叉树

/*
	Map是STL[1]的一个关联容器，它提供一对一（其中第一个可以称为关键字，
	每个关键字只能在map中出现一次，第二个可能称为该关键字的值）的数 据
	处理能力，由于这个特性，它完成有可能在我们处理一对一数据的时候，在
	编程上提供快速通道。这里说下map内部数据的组织，map内部自建一颗红黑
	树（一种非严格意义上的平衡二叉树），这颗树具有对数据自动排序的功能
	，所以在map内部所有的数据都是有序的，后边我们会见识到有序的好处。
	1. map的构造函数
*/	
map<int,string> maphai;
map<char,int> maphai;
map<string,char> mapstring;
map<string,int> mapstring;
map<int,char>mapint;
map<char,string>mapchar;
/*
	2. 数据的插入
	在构造map容器后，我们就可以往里面插入数据了。这里讲三种插入数据的方法：	
*/
//第一种：用insert函数插入pair数据，
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
	using namespace std;
int main()
{
	Map<int,string> mapStudent;
	mapStudent.insert(pair<int,string>(1,"student_one"));
	mapStudent.insert(pair<int,string>(2,"student_two"));
	mapStudent.insert(pair<int,string>(3,"student_three"));
	map<int,string>::iterator iter;
	for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
	{
		cout<<iter->first<<" "<<iter->second<<end;
	}
	return 0;
}
//第二种：用insert函数插入value_type数据，下面举例说明
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	Map<int,string> mapStudent;
	mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(1,"student_one"));
		mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(2,"student_two"));
		mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(3,"student_three"));
		map<int,string>::iterator iter;
	for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
	{
		cout<<iter->first<<""<<iter->second<<end;
	}
}
//第三种：用数组方式插入数据，下面举例说明
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	Map<int,string> mapStudent;
	mapStudent[1] = "student_one";
	mapStudent[2] = "student_two";
	mapStudent[3] = "student_three";
	map<int,string>::iterator iter;
	for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
	{
		cout<<iter->first<<" "<<iter->second<<end;
	}
}
/*
	以上三种用法，虽然都可以实现数据的插入，但是它们是有区别的，当然了
第一种和第二种在效果上是完成一样的，用insert函数插入数据，在数据的插入
上涉及到集合的唯一性这个概念，即当map中有这个关键字时，insert操作是插
入数据不了的，但是用数组方式就不同了，它可以覆盖以前该关键字对应的值，
用程序说明
*/

	mapStudent.insert(map<int,string>::value_type (1,"student_one"));
	mapStudent.insert(map<int,string>::value_type (1,"student_two"));
/*
	上面这两条语句执行后，map中1这个关键字对应的值是“student_one”，第
二条语句并没有生效，那么这就涉及到我们怎么知道insert语句是否插入成功的问
题了，可以用pair来获得是否插入成功，程序如下
*/	
	pair<map<int,string>::iterator,bool> Insert_Pair;
Insert_Pair = mapStudent.insert(map<int,string>::value_type (1,"student_one"));
/*
	我们通过pair的第二个变量来知道是否插入成功，它的第一个变量返回的是一个
map的迭代器，如果插入成功的话Insert_Pair.second应该是true的，否则为false。
	下面给出完成代码，演示插入成功与否问题
*/
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
	using namespace std;
int main()
{
	Map<int,string> mapStudent;
	pair<map<int,string>::iterator,bool> Insert_Pair;
	Insert_Pair = mapStudent.insert(pair<int,string>(1,"student_one"));
	if(Insert_Pair.second == true)
	{
		cout<<"Insert Successfully"<<endl;
	}
	else
	{
		cout<<"Insert Failure"<<endl;
	}
	Insert_Pair = mapStudent.insert(pair<int,string>(1,"student_two"));
	if(Insert_Pair.second == true)
	{
		cout<<"Insert Successfully"<<endl;
	}
	else
	{
		cout<<"Insert Failure"<<endl;
	}
	map<int,string>::iterator iter;
	for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
	{
		cout<<iter->first<<" "<<iter->second<<end;
	}
}
/*
	大家可以用如下程序，看下用数组插入在数据覆盖上的效果
*/
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	Map<int,string> mapStudent;
	mapStudent[1] = "student_one";
	mapStudent[1] = "student_two";
	mapStudent[2] = "student_three";
	map<int,string>::iterator iter;
	for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
	{
		cout<<iter->first<<" "<<iter->second<<end;
	}
}
/*
	3. map的大小
	在往map里面插入了数据，我们怎么知道当前已经插入了多少数据呢，可以用size函数，用法如下：
*/	
	int nSize = mapStudent.size();
/*
	4. 数据的遍历
	这里也提供三种方法，对map进行遍历
	第一种：应用前向迭代器，上面举例程序中到处都是了，略过不表
	第二种：应用反相迭代器，下面举例说明，要体会效果，请自个动手运行程序
*/
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	Map<int,string> mapStudent;
	mapStudent.insert(pair<int,string>(1,"student_one"));
	mapStudent.insert(pair<int,string>(2,"student_two"));
	mapStudent.insert(pair<int,string>(3,"student_three"));
	map<int,string>::reverse_iterator iter;
	for(iter = mapStudent.rbegin(); iter != mapStudent.rend(); iter++)
	{
		cout<<iter->first<<" "<<iter->second<<end;
	}
}
//第三种：用数组方式，程序说明如下
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	Map<int,string> mapStudent;
	mapStudent.insert(pair<int,string>(1,"student_one"));
	mapStudent.insert(pair<int,string>(2,"student_two"));
	mapStudent.insert(pair<int,string>(3,"student_three"));
	int nSize = mapStudent.size()
	//此处有误，应该是 for(int nIndex = 1; nIndex <= nSize; nIndex++)
	//by rainfish
	for(int nIndex = 0; nIndex < nSize; nIndex++)
	{
		cout<<mapStudent[nIndex]<<end;
	}
}
/*
	5. 数据的查找（包括判定这个关键字是否在map中出现）
	在这里我们将体会，map在数据插入时保证有序的好处。
	要判定一个数据（关键字）是否在map中出现的方法比较多，这里标题虽然是数
	据的查找，在这里将穿插着大量的map基本用法。
	这里给出三种数据查找方法
	第一种：用count函数来判定关键字是否出现，其缺点是无法定位数据出现位置，
	由于map的特性，一对一的映射关系，就决定了count函数的返回值只有两个，要
	么是0，要么是1，出现的情况，当然是返回1了
	第二种：用find函数来定位数据出现位置，它返回的一个迭代器，当数据出现时
	，它返回数据所在位置的迭代器，如果map中没有要查找的数据，它返回的迭代器
	等于end函数返回的迭代器，程序说明
*/
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	Map<int,string> mapStudent;
	mapStudent.insert(pair<int,string>(1,"student_one"));
	mapStudent.insert(pair<int,string>(2,"student_two"));
	mapStudent.insert(pair<int,string>(3,"student_three"));
	map<int,string>::iterator iter;
	iter = mapStudent.find(1);
	if(iter != mapStudent.end())
	{
		cout<<"Find,the value is "<<iter->second<<endl;
	}
	else
	{
		Cout<<”Do not Find”<<endl;
	}
}
/*
	第三种：这个方法用来判定数据是否出现，是显得笨了点，但是，我打算在这里讲解
	Lower_bound函数用法，这个函数用来返回要查找关键字的下界（是一个迭代器)
	Upper_bound函数用法，这个函数用来返回要查找关键字的上界(是一个迭代器）
	例如：
	map中已经插入了1，2，3，4的话，如果lower_bound(2)的话，返回的2，
	而upper-bound（2）的话，返回的就是3
	Equal_range函数返回一个pair，pair里面第一个变量是Lower_bound返回的迭代器，
	pair里面第二个迭代器是Upper_bound返回的迭代器，如果这两个迭代器相等的话，
	则说明map中不出现这个关键字，程序说明
*/
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	Map<int,string> mapStudent;
	mapStudent[1] = "student_one";
	mapStudent[3] = "student_three";
	mapStudent[5] = "student_five";
	map<int,string>::iterator iter;
	iter = mapStudent.lower_bound(2);
	{
		//返回的是下界3的迭代器
		cout<<iter->second<<endl;
	}
	iter = mapStudent.lower_bound(3);
	{
		//返回的是下界3的迭代器
		cout<<iter->second<<endl;
	}
	iter = mapStudent.upper_bound(2);
	{
		//返回的是上界3的迭代器
		cout<<iter->second<<endl;
	}
	iter = mapStudent.upper_bound(3);
	{
		//返回的是上界5的迭代器
		cout<<iter->second<<endl;
	}
	pair<map<int,string>::iterator,map<int,string>::iterator> mapPair;
	mapPair = mapStudent.equal_range(2);
	if(mapPair.first == mapPair.second)
	{
		cout<<"Do not Find"<<endl;
	}
	else
	{
		cout<<"Find"<<endl;
	}
	mapPair = mapStudent.equal_range(3);
	if(mapPair.first == mapPair.second)
	{
		cout<<"Do not Find"<<endl;
	}
	else
	{
		cout<<"Find"<<endl;
	}
}
/*
	6. 数据的清空与判空
	清空map中的数据可以用clear()函数，判定map中是否有数据可以用empty()函数，它返回true则说明是空map
*/
/*
	7. 数据的删除
	这里要用到erase函数，它有三个重载了的函数，下面在例子中详细说明它们的用法
*/
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	Map<int,string> mapStudent;
	mapStudent.insert(pair<int,string>(1,"student_one"));
	mapStudent.insert(pair<int,string>(2,"student_two"));
	mapStudent.insert(pair<int,string>(3,"student_three"));
	//如果你要演示输出效果，请选择以下的一种，你看到的效果会比较好
	//如果要删除1,用迭代器删除
	map<int,string>::iterator iter;
	iter = mapStudent.find(1);
	mapStudent.erase(iter);
	//如果要删除1，用关键字删除
	int n = mapStudent.erase(1);//如果删除了会返回1，否则返回0
	//用迭代器，成片的删除
	//一下代码把整个map清空
	mapStudent.erase(mapStudent.begin(),mapStudent.end());
	//成片删除要注意的是，也是STL的特性，删除区间是一个前闭后开的集合
	//自个加上遍历代码，打印输出吧
}
/*
8. 其他一些函数用法
	这里有swap,key_comp,value_comp,get_allocator等函数，感觉到这些函数
	在编程用的不是很多，略过不表，有兴趣的话可以自个研究
*/
/*
9. 排序
	这里要讲的是一点比较高深的用法了，排序问题，STL中默认是采用小于号来
	排序的，以上代码在排序上是不存在任何问题的，因为上面的关键字是int型
	，它本身支持小于号运算，在一些特殊情况，比如关键字是一个结构体，涉及
	到排序就会出现问题，因为它没有小于号操作，insert等函数在编译的时候
	过不去，下面给出两个方法解决这个问题
	第一种：小于号重载，程序举例
*/
#include <map>
#include <string>
using namespace std;
typedef struct tagStudentInfo
{
	int nID;
	string strName;
}StudentInfo,*PStudentInfo; //学生信息
int main()
{
	int nSize;
	//用学生信息映射分数
	map<StudentInfo,int>mapStudent;
	map<StudentInfo,int>::iterator iter;
	StudentInfo studentInfo;
	studentInfo.nID = 1;
	studentInfo.strName = "student_one";
		mapStudent.insert(pair<StudentInfo,int>(studentInfo,90));
	studentInfo.nID = 2;
	studentInfo.strName = "student_two";
		mapStudent.insert(pair<StudentInfo,int>(studentInfo,80));
	for (iter=mapStudent.begin(); iter!=mapStudent.end(); iter++)
		cout<<iter->first.nID<<endl<<iter->first.strName<<endl<<iter->second<<endl;
}
/*
以上程序是无法编译通过的，只要重载小于号，就OK了，如下：
*/
typedef struct tagStudentInfo
{
	int nID;
	string strName;
	bool operator < (tagStudentInfo const& _A) const
	{
		//这个函数指定排序策略，按nID排序，如果nID相等的话，按strName排序
		if(nID < _A.nID) return true;
		if(nID == _A.nID) return strName.compare(_A.strName) < 0;
		return false;
	}
}StudentInfo,*PStudentInfo; //学生信息

//第二种：仿函数的应用，这个时候结构体中没有直接的小于号重载，程序说明
#include <map>
#include <string>
using namespace std;
typedef struct tagStudentInfo
{
	int nID;
	string strName;
}StudentInfo,*PStudentInfo; //学生信息
class sort
{
public:
	bool operator() (StudentInfo const &_A,StudentInfo const &_B) const
	{
		if(_A.nID < _B.nID) return true;
		if(_A.nID == _B.nID) return _A.strName.compare(_B.strName) < 0;
		return false;
	}
};
int main()
{
	//用学生信息映射分数
	Map<StudentInfo,int,sort>mapStudent;
	StudentInfo studentInfo;
	studentInfo.nID = 1;
	studentInfo.strName = "student_one";
		mapStudent.insert(pair<StudentInfo,int>(studentInfo,90));
	studentInfo.nID = 2;
	studentInfo.strName = "student_two";
	mapStudent.insert(pair<StudentInfo,int>(studentInfo,80));
}

总结：

需要经常对数据进行“删除”和“插入”的时候用list，

需要经常进行“查询”和“遍历”操作的时候用vector

在数据量大，即需要经常“删除”和“插入”又需要经常“查询”和“遍历”

使用Map和Hash表