数据结构C++

简介

一、数组
　　1. 静态数组
　　　　array
　　2. 动态数组
　　　　2.1. vector
　　　　2.2. priority_queue
　　　　2.3. deque
　　　　2.4. stack
　　　　2.5. queue
二、单向链表
　　forward_list

三、双向链表
　　list
四、树
　　1. set
　　2. multiset
　　3. map
　　4. multimap
五、映射
　　1. unordered_set
　　2. unordered_multiset
　　3. unordered_map
　　4. unordered_multimap

程序员的世界里有一个经典的公式： 数据结构+算法=程序。

所以数据结构及算法的重要性就不用在此赘述了，下面直接进入正题。

在物理层面有以下五种常见的数据结构：

 一、数组

---

 

1. 静态数组

在编译期确定数组大小，在运行期无法改变数组大小，所以称之为静态数组。

C++ 中的 array 由这种结构实现

int main ()
{
    array a = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
    a[0] = 22;
    cout< 
  
 
  
 
 
  
2. 动态数组
 
  
在运行期可动态改变数组大小，所以称之为动态数组。C++ 中的动态数组有两个，分别是 vector 和 deque。
 
  
2.1. vector
 
  
矢量，只能在末尾增删元素
 
  
数组大小的增长策略：每次增加的长度为原来的1倍（有些编译器增加0.5倍）。
 
  
这样可以保证增加元素的平均时间复杂度为O(1)。
 
  
 
  
int main ()
{
    vector vv = {1,2,3,4};
    vv.push_back(12);// 在末尾添加元素
    vv.pop_back();// 在末尾删除元素
    vv.at(3);// 读取第三个元素
    vv[3];// 读写第三个元素
    vv.insert(vv.begin()+3, 12);// 将元素插到第三个位置上
    
    return 0;
}
 
  
 
  
 
 
  
2.2. priority_queue
 
  
优先队列，默认由 vector 实现，也可由 deque 实现。它保证顶部元素始终是最大值，可用于实现堆排序。
 
  
 
  
int main ()
{
    priority_queue pp;
    pp.push(12);
    pp.push(10);
    pp.push(11);
    pp.top();// 读取顶部元素
    pp.pop();// 弹出顶部元素
    
    return 0;
}
 
  
 
  
 
 
  
2.3. deque
 
  
双端队列，可以在开头或末尾增删元素
 
  
 
  
int main ()
{
    deque dd;
    dd.push_front(12);// 在开头添加元素
    dd.push_back(10);// 在结尾添加元素
    dd.insert(dd.begin()+1, 3);// 在位置1插入元素
    dd.front();// 读取开头元素
    dd.back();// 读取结尾元素
    dd[1]; // 读取第一个元素
    dd.pop_front();// 弹出开头元素
    dd.pop_back();// 弹出末尾元素

    return 0;
}
 
  
 
  
 
 
  
2.4. stack
 
  
栈，默认由 deque 实现，也可由 list 或 vector 实现。是一种先进后出的数据结构
 
  
 
  
int main ()
{
    stack ss;
    ss.push(12);// 添加元素
    ss.top();// 读取栈顶元素
    ss.pop();// 弹出栈顶元素

    return 0;
}
 
  
 
  
 
 
  
2.5. queue
 
  
队列，默认由 deque实现，也可由 list 实现。是一种先进先出的数据结构
 
  
 
  
int main ()
{
    queue qq;
    qq.push(12);// 添加元素
    qq.front();// 读取队首元素
    qq.pop();// 弹出队首元素

    return 0;
}
 
  
 
  
 
 
  
二、单向链表
 
  
 
  
 
 
  
forward_list
 
  
只能从头到尾顺序遍历，不能逆序遍历，即没有 rbegin() 接口
 
  
 
  
int main ()
{
    forward_list fl;
    fl.push_front(12);// 在开头添加元素
    fl.insert_after(fl.begin(), 11);
    fl.pop_front();// 在开头删除元素
    fl.remove(11);// 删除元素

    return 0;
}
 
  
 
  
 
 
  
 三、双向链表
 
  
 
  
 
 
  
 
  
list
 
  
 
  
int main ()
{
    list ll;
    ll.push_back(12);// 在末尾添加元素
    ll.push_front(10);// 在开头添加元素
    ll.back();// 读取末尾元素
    ll.front();// 读取开头元素
    ll.push_back(12);
    ll.unique();// 删除重复元素
    cout< 
  
 
  
 
 
  
四、树
 
  
 
  
 
 
  
常见的树有二叉树、二叉搜索树、二叉平衡树、红黑树等。
 
  
C++ 中的 set multiset map multimap 是用二叉搜索树实现的，这种数据结构支持二分搜索，所以增删改查的复杂度都是O(logn)。
 
  
1. set
 
  
类似数学中的集合，set 中不能包含重复的元素，元素是排好序的，且不能被修改。
 
  
 
  
int main ()
{
    set> ss;// 由小到大排序
    ss.insert(12);
    ss.insert(10);
    for(auto itr=ss.cbegin(); itr!=ss.cend(); itr++)cout<<*itr< 
  
 
  
 
 
  
 2. multiset
 
  
与 set 类似，但可以包含重复元素
 
  
 
  
int main ()
{
    multiset> ms;// 由小到大排序
    ms.insert(12);
    ms.insert(10);
    ms.insert(10);
    for(auto itr=ms.cbegin(); itr!=ms.cend(); itr++)cout<<*itr< 
  
 
  
 
 
  
 3. map
 
  
元素由 (key,value) 对组成，接口与 set 类似，在插入与遍历元素时有些区别
 
  
 
  
int main ()
{
    map mm;
    mm[1] = 1;// 插入元素 (1,1)
    mm.insert(make_pair(2,2));// 插入元素 (2,2)
    for(auto itr=mm.cbegin(); itr!=mm.cend(); itr++)
        cout<<"("<first<<","<second<<")"< 
  
 
  
 
 
  
 4. multimap
 
  
 
  
int main ()
{
    multimap mm;
    mm.insert(make_pair(1,10));// 插入元素 (1,10)
    mm.insert(make_pair(1,11));// 插入元素 (1,11)
    mm.insert(make_pair(2,2));// 插入元素 (2,2)
    for(auto itr=mm.cbegin(); itr!=mm.cend(); itr++)// 遍历所有元素
        cout<<"("<first<<","<second<<")"<first<<","<second<<")"< 
  
 
  
 
 
  
 五、映射
 
  
 
  
 
 
  
 
 
  
映射类似数学中的函数，每一个 key 对应一个 value，写成函数表达式为：value=f(key)，其中 f 被称为哈希函数。
 
  
C++11 中的 unordered_set unordered_multiset unordered_map unordered_multimap 是用映射实现的，这种数据结构可以在O(1)的时间复杂度下访问单个元素，效率高于二叉搜索树(O(logn))，但是遍历元素的效率比二叉搜索树低。
 
  
1. unordered_set
 
  
接口与 set 类似
 
  
2. unordered_multiset 
 
  
接口与 multiset 类似
 
  
3. unordered_map 
 
  
接口与 map 类似
 
  
4. unordered_multimap 
 
  
接口与 multimap 类似