各种容器特点总结

Vector
1.       内部数据结构:连续存储,例如数组。

2.       随机访问每个元素,所需要的时间为常量。

3.       在末尾增加或删除元素所需时间与元素数目无关,在中间或开头增加或删除元素所需时间随元素数目呈线性变化。

4.       可动态增加或减少元素,内存管理自动完成,但程序员可以使用reserve()成员函数来管理内存。

5.       迭代器失效

插入:vector的迭代器在内存重新分配时将失效(它所指向的元素在该操作的前后不再相同)。当把超过capacity()-size()个元素插入vector中时,内存会重新分配,所有的迭代器都将失效;

删除:当进行删除操作(erase,pop_back)后,指向删除点及其后元素的迭代器全部失效。

建议:使用vector时,用reserve()成员函数预先分配需要的内存空间,它既可以保护迭代器             使之不会失效,又可以提高运行效率。

deque
1.       内部数据结构:连续存储或者分段连续存储,具体依赖于实现,例如数组。

2.       随机访问每个元素,所需要的时间为常量。

3.       在开头和末尾增加元素所需时间与元素数目无关,在中间增加或删除元素所需时间随元素数目呈线性变化。

4.       可动态增加或减少元素,内存管理自动完成,不提供用于内存管理的成员函数。

5.       迭代器失效

插入:增加任何元素都将使deque的迭代器失效。

删除:在deque的中间删除元素将使迭代器失效。在deque的头或尾删除元素时,只有指向该元素的迭代器失效。

list
1.       内部数据结构:双向环状链表。

2.       不能随机访问一个元素。

3.       可双向遍历。

4.       在开头、末尾和中间任何地方增加或删除元素所需时间都为常量。

5.       可动态增加或减少元素,内存管理自动完成。

6.       迭代器失效

插入:增加任何元素都不会使迭代器失效。

删除:删除元素时,除了指向当前被删除元素的迭代器外,其它迭代器都不会失效。

slist
1.       内部数据结构:单向链表。

2.       不可双向遍历,只能从前到后地遍历。

3.       其它的特性同list相似。

建议:尽量不要使用slist的insert,erase,previous等操作。因为这些操作需要向前遍历,     但是slist不能直接向前遍历,所以它会从头开始向后搜索,所需时间与位于当前元      素之前的元素个数成正比。slist专门提供了insert_after,erase_after等函数进行优化。         但若经常需要向前遍历,建议选用list。

Stack
1.       适配器,它可以将任意类型的序列容器转换为一个堆栈,一般使用deque作为支持的序列容器。

2.       元素只能后进先出(LIFO)。

3.       不能遍历整个stack。

queue
1.       适配器,它可以将任意类型的序列容器转换为一个队列,一般使用deque作为支持的序列容器。

2.       元素只能先进先出(FIFO)。

3.       不能遍历整个queue。

priority_queue
1.       适配器,它可以将任意类型的序列容器转换为一个优先级队列,一般使用vector作为底层存储方式。

2.       只能访问第一个元素,不能遍历整个priority_queue。

3.       第一个元素始终是优先级最高的一个元素。

建议:当需要stack,queue,或priority_queue这种数据结构时,直接使用对应的容器类,     不要使用deque去做它们类似的工作。

Set
1.       键和值相等。

2.       键唯一。

3.       元素默认按升序排列。

4.       迭代器失效

删除:如果迭代器所指向的元素被删除,则该迭代器失效。

map
1.       键唯一。

2.       元素默认按键的升序排列。

3.       迭代器失效

删除:如果迭代器所指向的元素被删除,则该迭代器失效。

hash与set,multiset,map,multimap的结合
       它里面的元素不一定是按键值排序的,而是按照所用的hash函数分派的,它能提供更快的搜索速度(当前和hash函数有关)。

建议:当元素的有序比搜索更重要时,应选用set,multiset,map或multimap。否则,选用   hash_set,hash_multiset,hash_map或hash_multimap

建议:往容器中插入元素时,若元素在容器中的顺序无关紧要,请尽量加在最后面。若经常         需要在序列容器的开头或中间增加或删除元素时,应选用list。

建议:对关联容器而言,尽量不要使用C风格的字符串(即字符指针char*)作为键值。如   果非用不可,应显示地定义字符串比较运算符,即operator<,operator==,operator<=     等。

建议:当容器作为参数被传递时,请采用引用传递方式。否则将调用容器的拷贝构造函数,         其开销是难以想象的。

 

       STL组建与平台无关,与应用无关,与数据类型无关。

 

list<int> intList;
list<int>::iterator it = intList.begin();
while(it != intList.end())
{
it = intList.erase(it); //list删除时迭代器失效,要重现获取迭代器。
……
}

### STL 容器使用总结 C++ 的标准模板库 (STL) 提供了一组通用的数据结构和算法工具,极大地方便了开发者的日常编码工作。以下是关于 STL 中几个核心容器的使用方法及其适用场景的总结。 #### 常见容器分类 STL 容器可以分为三类:序列式容器、关联式容器以及无序关联式容器[^1]。 - **序列式容器**: 存储元素的方式类似于数组或其他线性数据结构。 - `std::vector`: 动态数组,支持快速随机访问,但在中间插入或删除操作较慢[^2]。 - `std::deque`: 双端队列,允许两端高效地插入和删除,但不支持连续内存分配[^3]。 - `std::list`: 双向链表,适合频繁的插入和删除操作,但不适合随机访问。 - **关联式容器**: 自动保持键值有序存储。 - `std::set` 和 `std::multiset`: 键唯一/重复集合,内部通常基于平衡二叉树实现。 - `std::map` 和 `std::multimap`: 键值对映射关系,同样依赖于红黑树等自平衡机制来维持顺序。 - **无序关联式容器**: 不保证任何特定排序次序,而是利用哈希函数提高查找速度。 - `std::unordered_set`, `std::unordered_multiset`. - `std::unordered_map`, `std::unordered_multimap`. #### 各种容器特点对比 | 容器名称 | 插入时间复杂度 | 删除时间复杂度 | 查找时间复杂度 | |----------------|--------------------|---------------------|-----------------------| | vector | O(n), 平均O(1)* | O(n) | O(1)** | | list | O(1) | O(1) | O(n) | | deque | O(1) | O(1) | O(1)** | | set | O(log n) | O(log n) | O(log n) | | map | O(log n) | O(log n) | O(log n) | | unordered_set | Average: O(1)*** | Average: O(1)*** | Average: O(1)*** | *注解*: - *平均情况下为常数级操作, 当发生扩容时可能退化到线性级别. - **仅适用于已知索引位置的情况;对于迭代器定位则仍需遍历整个范围. - ***理想状态下的摊销成本,在最坏情况可能会达到O(n). ```cpp // 示例代码演示如何初始化并操作一些基本类型的stl容器 #include <iostream> #include <vector> #include <list> #include <map> int main(){ std::vector<int> vec = {10, 20, 30}; // 对vector的操作 vec.push_back(40); for(auto elem : vec){ std::cout << elem << ' '; } std::cout<<'\n'; // List的例子 std::list<std::string> lst {"apple", "banana"}; lst.emplace_front("orange"); for(const auto& fruit : lst){ std::cout << fruit << '\t'; } std::cout<<'\n'; // Map实例 std::map<char,int> m; m['a']=97;m['b']=98; if(m.find('c') ==m.end()) { std::cout<<"Key c not found\n"; } return 0;} ``` 上述程序展示了三种不同种类的标准模板库(STL)容器的实际应用方式.
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