STL使用（一）：vector和list

vector向量

vector底层实现

​ 1. 底层数据结构是一个动态数组。默认构造的大小是0， 之后插入按照1 2 4 8 16 二倍扩容。注（GCC是二倍扩容，VS13是1.5倍扩容。原因可以考虑内存碎片和伙伴系统，内存的浪费）。扩容后是一片新的内存，需要把旧内存空间中的所有元素都拷贝进新内存空间中去，之后再在新内存空间中的原数据的后面继续进行插入构造新元素，并且同时释放旧内存空间，并且，由于vector 空间的重新配置，导致旧vector的所有迭代器都失效了。

​ 2. vector的初始的扩容方式代价太大,初始扩容效率低， 需要频繁增长，不仅操作效率比较低，而且频繁的向操作系统申请内存容易造成过多的内存碎片，所以这个时候需要合理使用resize()和reserve()方法提高效率减少内存碎片的。

resize()：
void resize (size_type n);
void resize (size_type n, value_type val);
1、resize方法被用来改变vector中元素的数量，我们可以说，resize方法改变了容器的大小，且创建了容器中的对象；
2、如果resize中所指定的n小于vector中当前的元素数量，则会删除vector中多于n的元素，使vector得大小变为n；
3、如果所指定的n大于vector中当前的元素数量，则会在vector当前的尾部插入适量的元素，使得vector的大小变为n，在这里，如果为resize方法指定了第二个参数，则会把后插入的元素值初始化为该指定值，如果没有为resize指定第二个参数，则用默认值填充新位置，一般为0；
4、如果resize所指定的n不仅大于vector中当前的元素数量，还大于vector当前的capacity容量值时，则会自动为vector重新分配存储空间；

reserve():避免了频繁的申请内存空间，造成过多内存碎片
void reserve (size_type n);
1、reserve的作用是更改vector的容量，使vector至少可以容纳n个元素。
2、如果n大于vector当前的容量，reserve会对vector进行扩容。其他情况下都不会重新分配vector的存储空间
3、reserve方法对于vector元素大小没有任何影响，不创建对象。

vector中数据的随机存取效率很高，O(1)的时间的复杂度，但是在vector 中随机插入元素，需要移动的元素数量较多，效率比较低。

list链表

数组和链表区别：
不同：

1. 链表是链式的存储结构；数组是顺序的存储结构。
2. 链表通过指针来连接元素与元素，数组则是把所有元素按次序依次存储。
3. 链表的插入删除元素相对数组较为简单，不需要移动元素，且较为容易实现长度扩充，但是寻找某个元素较为困难；数组寻找某个元素较为简单，但插入与删除比较复杂，由于最大长度需要再编程一开始时指定，故当达到最大长度时，扩充长度不如链表方便。

相同：
两种结构均可实现数据的顺序存储，构造出来的模型呈线性结构。

双向链表和单向链表区别：
单向链表包含两个域，一个是信息域，一个是指针域。也就是单向链表的节点被分成两部分，一部分是保存或显示关于节点的信息，第二部分存储下一个节点的地址，而最后一个节点则指向一个空值。

双向链表每个节点有2个链接，一个是指向前一个节点（当此链接为第一个链接时，指向的是空值或空列表），另一个则指向后一个节点（当此链接为最后一个链接时，指向的是空值或空列表）。意思就是说双向链表有2个指针，一个是指向前一个节点的指针，另一个则指向后一个节点的指针。

vector和list对比

1. vector拥有一段连续的内存空间，因此支持随机存取，如果需要高效的随即存取，而不在乎插入和删除的效率，使用vector。

   vector和数组类似，它拥有一段连续的内存空间，并且起始地址不变，因此它能非常好的支持随机存取（使用[]操作符访问其中元素），但由于它的内存空间是连续的，所以在中间进行插入和删除会造成内存块的拷贝（复杂度是O(n)），另外，当该数组后的内存空间不够时，需要重新申请一块足够大的内存并进行内存的拷贝。这些都影响了vector的效率。

2. list拥有一段不连续的内存空间，因此不支持随机存取，如果需要大量的插入和删除，而不关心随即存取，则应使用list。
   list是由数据结构中的双向链表实现的，因此它的内存空间可以是不连续的。因此只能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的非常没有效率，需要遍历中间的元素，搜索复杂度O(n)，因此它没有提供[]操作符的重载。但由于链表的特点，它可以以很好的效率支持任意地方的删除和插入。