STL的底层实现和优缺点

1.STL的底层实现:

STL底层数据结构实现
C++ STL 的实现:

1.vector        底层数据结构为数组 ,支持快速随机访问

2.list               底层数据结构为双向链表,支持快速增删

3.deque         底层数据结构为一个中央控制器和多个缓冲区,详细见STL源码剖析P146,支持首尾(中间不能)快速增删,也支持随机访问
deque是一个双端队列(double-ended queue),也是在堆中保存内容的.它的保存形式如下:
[堆1] -->  [堆2] --> [堆3] --> ...
每个堆保存好几个元素,然后堆和堆之间有指针指向,看起来像是list和vector的结合品.

4.stack           底层一般用list或deque实现,封闭头部即可,不用vector的原因应该是容量大小有限制,扩容耗时

5.queue       底层一般用list或deque实现,封闭头部即可,不用vector的原因应该是容量大小有限制,扩容耗时

(stack和queue其实是适配器,而不叫容器,因为是对容器的再封装)

6.priority_queue       的底层数据结构一般为vector为底层容器,堆heap为处理规则来管理底层容器实现

7.set                      底层数据结构为红黑树,有序,不重复

8.multiset           底层数据结构为红黑树,有序,可重复 

9.map                   底层数据结构为红黑树,有序,不重复

10.multimap      底层数据结构为红黑树,有序,可重复

11.hash_set       底层数据结构为hash表,无序,不重复

12.hash_multiset 底层数据结构为hash表,无序,可重复 

13.hash_map    底层数据结构为hash表,无序,不重复

14.hash_multimap 底层数据结构为hash表,无序,可重复 
各类容器的优缺点:

我们常用到的STL容器有vector、list、deque、map、multimap、set和multiset,它们究竟有何区别,各自的优缺点是什么,为了更好的扬长避短,提高程序性能,在使用之前需要我们了解清楚。

verctor

vector类似于C语言中的数组,它维护一段连续的内存空间,具有固定的起始地址,因而能非常方便地进行随机存取,即 [] 操作符,但因为它的内存区域是连续的,所以在它中间插入或删除某个元素,需要复制并移动现有的元素。此外,当被插入的内存空间不够时,需要重新申请一块足够大的内存并进行内存拷贝。值得注意的是,vector每次扩容为原来的两倍,对小对象来说执行效率高,但如果遇到大对象,执行效率就低了。

list

list类似于C语言中的双向链表,它通过指针来进行数据的访问,因此维护的内存空间可以不连续,这也非常有利于数据的随机存取,因而它没有提供 [] 操作符重载。

deque

deque类似于C语言中的双向队列,即两端都可以插入或者删除的队列。queue支持 [] 操作符,也就是支持随机存取,而且跟vector的效率相差无几。它支持两端的操作:push_back,push_front,pop_back,pop_front等,并且在两端操作上与list的效率
也差不多。或者我们可以这么认为,deque是vector跟list的折中。

map

map类似于数据库中的1:1关系,它是一种关联容器,提供一对一(C++ primer中文版中将第一个译为键,每个键只能在map中出现一次,第二个被译为该键对应的值)的数据处理能力,这种特性了使得map类似于数据结构里的红黑二叉树。

multimap

multimap类似于数据库中的1:N关系,它是一种关联容器,提供一对多的数据处理能力。

set

set类似于数学里面的集合,不过set的集合中不包含重复的元素,这是和vector的第一个区别,第二个区别是set内部用平衡二叉树实现,便于元素查找,而vector是使用连续内存存储,便于随机存取。

multiset

multiset类似于数学里面的集合,集合中可以包含重复的元素。

小结

在实际使用过程中,到底选择这几种容器中的哪一个,应该根据遵循以下原则:

1、如果需要高效的随机存取,不在乎插入和删除的效率,使用vector;

2、如果需要大量的插入和删除元素,不关心随机存取的效率,使用list;

3、如果需要随机存取,并且关心两端数据的插入和删除效率,使用deque;

4、如果打算存储数据字典,并且要求方便地根据key找到value,一对一的情况使用map,一对多的情况使用multimap;

5、如果打算查找一个元素是否存在于某集合中,唯一存在的情况使用set,不唯一存在的情况使用multiset。

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