c++ STL 学习（一）： C++三种容器：list、vector和deque的区别【转载】

https://blog.csdn.net/pigofzhou/article/details/79485385

 在写C++程序的时候会发现STL是一个不错的东西，减少了代码量，使代码的复用率大大提高，减轻了程序猿的负担。还有一个就是容器，你会发现要是自己写一个链表、队列，或者是数组的时候，既要花时间还要操心怎么去维护，里面的指针啊，内存够不够用啊，长度问题，有没有可能溢出啊等等一系列的问题等着我们去解决，还是比较头疼的。所以容器的出现解决了这一个问题，它将这些数据结构都封装成了一个类，只需要加上头文件，我们就可以轻松的应用，不用那么复杂，就连指针也被封装成了迭代器，用起来更方便，更人性化，方便了我们的编程，对于程序员来说还是一大福音！！

          C++中的容器类包括“顺序存储结构”和“关联存储结构”，前者包括vector，list，deque等；后者包括set，map，multiset，multimap等。若需要存储的元素数在编译器间就可以确定，可以使用数组来存储，否则，就需要用到容器类了。

1、vector
    连续存储结构，每个元素在内存上是连续的；支持高效的随机访问和在尾端插入/删除操作，但其他位置的插入/删除操作效率低下；相当于一个数组，但是与数组的区别为：内存空间的扩展。vector支持不指定vector大小的存储，但是数组的扩展需要程序员自己写。
    vector的内存分配实现原理：
    STL内部实现时，首先分配一个非常大的内存空间预备进行存储，即capacity（）函数返回的大小，当超过此分配的空间时再整体重新放分配一块内存存储（VS6.0是两倍，VS2005是1.5倍），所以这给人以vector可以不指定vector即一个连续内存的大小的感觉。通常此默认的内存分配能完成大部分情况下的存储。
    扩充空间（不论多大）都应该这样做：
   （1）配置一块新空间
   （2）将旧元素一一搬往新址
   （3）把原来的空间释放还给系统
    注：vector 的数据安排以及操作方式，与array 非常相似。两者的唯一差别在于空间的利用的灵活性。Array 的扩充空间要程序员自己来写。
    vector类定义了好几种构造函数，用来定义和初始化vector对象:
    vector  v1;  vector保存类型为T的对象。默认构造函数v1为空。
    vector v2(v1);  v2是v1的一个副本。
    vector v3(n, i);  v3包含n个值为i的元素。
    vector v4(n);   v4含有值初始化的元素的n个副本。
2、deque
    连续存储结构，即其每个元素在内存上也是连续的，类似于vector，不同之处在于，deque提供了两级数组结构， 第一级完全类似于vector，代表实际容器；另一级维护容器的首位地址。这样，deque除了具有vector的所有功能外，还支持高效的首/尾端插入/删除操作。
    deque   双端队列 double-end queue
    deque是在功能上合并了vector和list。
    优点：(1) 随机访问方便，即支持[ ]操作符和vector.at()
                (2) 在内部方便的进行插入和删除操作
                (3) 可在两端进行push、pop
    缺点：占用内存多
   使用区别：
     （1）如果你需要高效的随即存取，而不在乎插入和删除的效率，使用vector
     （2）如果你需要大量的插入和删除，而不关心随机存取，则应使用list
     （3）如果你需要随机存取，而且关心两端数据的插入和删除，则应使用deque
3、list
    非连续存储结构，具有双链表结构，每个元素维护一对前向和后向指针，因此支持前向/后向遍历。支持高效的随机插入/删除操作，但随机访问效率低下，且由于需要额外维护指针，开销也比较大。每一个结点都包括一个信息快Info、一个前驱指针Pre、一个后驱指针Post。可以不分配必须的内存大小方便的进行添加和删除操作。使用的是非连续的内存空间进行存储。
   优点：(1) 不使用连续内存完成动态操作。
               (2) 在内部方便的进行插入和删除操作
               (3) 可在两端进行push、pop
   缺点：(1) 不能进行内部的随机访问，即不支持[ ]操作符和vector.at()
               (2) 相对于verctor占用内存多
   使用区别：
             （1）如果你需要高效的随即存取，而不在乎插入和删除的效率，使用vector
             （2）如果你需要大量的插入和删除，而不关心随机存取，则应使用list
             （3）如果你需要随机存取，而且关心两端数据的插入和删除，则应使用deque
4、vector VS. list VS. deque：
    a、若需要随机访问操作，则选择vector；
    b、若已经知道需要存储元素的数目，则选择vector；
    c、若需要随机插入/删除（不仅仅在两端），则选择list
    d、只有需要在首端进行插入/删除操作的时候，还要兼顾随机访问效率，才选择deque，否则都选择vector。
    e、若既需要随机插入/删除，又需要随机访问，则需要在vector与list间做个折中-deque。
    f、当要存储的是大型负责类对象时，list要优于vector；当然这时候也可以用vector来存储指向对象的指针，
       同样会取得较高的效率，但是指针的维护非常容易出错，因此不推荐使用。

问题一：list和vector的区别：
（1）vector为存储的对象分配一块连续的地址空间，随机访问效率很高。但是插入和删除需要移动大量的数据，效率较低。尤其当vector中存储
的对象较大，或者构造函数复杂，则在对现有的元素进行拷贝的时候会执行拷贝构造函数。
（2）list中的对象是离散的，随机访问需要遍历整个链表，访问效率比vector低。但是在list中插入元素，尤其在首尾插入，效率很高，只需要改变元素的指针。
（3）vector是单向的，而list是双向的；

（4）向量中的iterator在使用后就释放了，但是链表list不同，它的迭代器在使用后还可以继续用；链表特有的；

  使用原则：
（1）如果需要高效的随机存取，而不在乎插入和删除的效率，使用vector；
（2）如果需要大量高效的删除插入，而不在乎存取时间，则使用list；
（3）如果需要搞笑的随机存取，还要大量的首尾的插入删除则建议使用deque，它是list和vector的折中；
问题二：常量容器const
     const vector vec(10);//这个容器里capacity和size和值都是不能改变的，const修饰的是vector；
     迭代器：const vector::const_iterrator ite; //常量迭代器；
      注：const vector vec(10) —— 与const int a[10]是一回事，意思是vec只有10个元素，不能增加了，里面的元素也是不能变化的
vector a(10);
const vector b(10);
a[1]=10;//正确
b[1]=10;//错误
a.resize(20);//正确
b.resize(20);//错误
vector vec(10);  //目前没有这种用法;这样写后也是当作vector vec来用的；
关于vector ，在GCC下是没有这种用法的,编译不过
在VS2008是把它当作vector这种类型来处理的；
问题三：capacity V.S size
    a、capacity是容器需要增长之前，能够盛的元素总数；只有连续存储的容器才有capacity的概念（例如vector，deque，string），list不需要capacity。
    b、size是容器当前存储的元素的数目。
    c、vector默认的容量初始值，以及增长规则是依赖于编译器的。
问题四：用vector存储自定义类对象时，自定义类对象须满足：
    a、有可供调用的无参构造函数（默认的或自定义的）；
    b、有可用的拷贝赋值函数（默认的或自定义的）

问题五：迭代器iterator   

     a、vector与deque的迭代器支持算术运算，list的迭代器只能进行++/--操作，不支持普通的算术运算。

     b .向量中的iterator在使用后就释放了，但是链表list不同，它的迭代器在使用后还可以继续用；链表特有的；

     ite=find(vec.begin(),vec.end(),88);
     vec.insert(ite,2,77);  //迭代器标记的位置前，插入数据；
     cout<<*ite<

vector代码实例：
#include
using namespace std;
#include   //向量的头文件；
#include //算法的头文件；
int main()
{
    vector vec(5,8);
    //--类型是vector，该容器向量中含有5个int类型的数值8，变量名为vec。
    //vector是一个类模板（class template）,所以必须要声明其类型，int，一个容器中所有的对象必须是同一种类型；
    // 定义一个容器对象；直接构造出一个数组；用法和数组一样；
    //     
         for(int i=0;i          {
             cout<          }    
        cout<      vector::iterator ite;  //定义了一个向量的迭代器；相当于定义了一个指针；
    for(ite=vec.begin();ite!=vec.end();ite++)   //得到开始、结束
    {
        cout<<*ite <<" ";  //迭代器返回的是引用：
    }
        cout<     //在尾部插入；
    vec.push_back(9);  //VS6.0扩充的空间是两倍；在VS2005扩充的空间是1.5倍；
    for(ite=vec.begin();ite!=vec.end();ite++)   //得到开始、结束
    {
        cout<<*ite <<" ";
    }
    cout<  
    //尾部删除;容量没变【capacitty】，但是使用空间减少一个；容量一旦增加就不会减小；
    vec.pop_back();
    for(ite=vec.begin();ite!=vec.end();ite++)   //得到开始、结束
    {
        cout<<*ite <<" ";
    }
    cout<  
    vec.push_back(88);  
    vec.push_back(99); //容量刚好够；
 
    for(ite=vec.begin();ite!=vec.end();ite++)   //得到开始、结束
    {
        cout<<*ite <<" ";
    }
    cout<  
    ite = find(vec.begin(),vec.end(),88);   //查找这个元素；
    vec.erase(ite);  //利用迭代器指针删除这个元素；
    for(int i=0;i     {
        cout<     }
    cout<  
    vec.clear(); //只是清除了数据，没有回收空间，空间的等到对象的生命周期结束时回收；
    //使用空间为0，但是容量的空间还在，只有在调用析构函数的时候空间才会回收；
 
    for(int i=0;i     {
        cout<     }
    cout<  
    ite=find(vec.begin(),vec.end(),88);
    vec.insert(ite,2,77);  //迭代器标记的位置前，插入数据；
 
    //cout<<*ite<     //和向量的用法一样，但是链表list不同，它的迭代器在使用后还可以继续用；链表特有的；
 
    for(int i=0;i     {
        cout<     }
    cout<  
    system("pause");
    return 0;
}
运行结果：

list代码示例：

#include
#include
#include
using namespace  std;
int main()
{
    list lit; 
    //用法和向量一样，
    //list是一个类模板，template，char是链表里对象的类型，lit是创建的一个对象；
    //链表可以再头尾两端插入,是双向的；
 
    lit.push_back('a');
    lit.push_back('b');
    lit.push_front('d');
    lit.push_front('e');
    lit.push_front('f');
    lit.push_front('b');
    lit.push_front('b');
 
    list::iterator it;  //定义一个list的迭代器，类似一个纸箱链表的指针，但是比一般的指针好用，里面用到了好多重载操作；
    list::iterator it1;  
    list::iterator it2;  
    for(it=lit.begin();it!=lit.end();it++)
    {
        cout<<*it<<"  ";
    }
    cout<     //-----------链表可以从两端删除------------------- 
    lit.pop_back();  
    lit.pop_front();
    for(it=lit.begin();it!=lit.end();it++)
    {
        cout<<*it<<"  ";
    }
    cout<     //-------------删除所有的a---------------------------------
    //lit.remove('a');  //删除所有的a;
 
    for(it=lit.begin();it!=lit.end();it++)
    {
        cout<<*it<<"  ";
    }
    cout<     //-------------移除连续且相同的a，只剩下一个;--------------------------------
    lit.unique();  //移除连续且相同的a，只剩下一个;
 
    for(it=lit.begin();it!=lit.end();it++)
    {
        cout<<*it<<"  ";
    }
    cout<     list lit1;
    lit1.push_back('g');
    lit1.push_back('h');
    lit1.push_back('i');
    lit1.push_back('k');
    for(it1=lit1.begin();it1!=lit1.end();it1++)
    {
        cout<<*it1<<"  ";
    }
    cout<     //-------------将一个链表插入到另一个链表---------------------------------
    it1=find(lit.begin(),lit.end(),'f');  //先的找到要插入的位置，在该位置的前一个插入；
    lit.splice(it1,lit1); //将第二个链表插入到第一个链表中；合并后的链表就没了，因为传的是&；
    for(it=lit.begin();it!=lit.end();it++)
    {
        cout<<*it<<"  ";
    }
    cout<     //------在链表lit中的it前插入lit1中的一个元素it1；在f之前插入k-----
    //-----拿下来之后那个元素就没有了-------------------
    it=find(lit.begin(),lit.end(),'f');
    it1=find(lit1.begin(),lit1.end(),'k');
    lit.splice(it,lit1,it1);
    //-------------把链表中的一段插入到另一个链表中---------------------------------
    //把链表lit1中的[it-----it1)段的字符插入到lit的it2指针前；
    it=find(lit1.begin(),lit1.end(),'h');
    it1=find(lit1.begin(),lit1.end(),'k');
    it2=find(lit.begin(),lit.end(),'f');
    lit.splice(it2,lit1,it,it1); 
    // ----void merge(list& x);    //将x合并到*this 身上。两个lists 的内容都必须先经过递增归并排序。
    lit.sort();   //对两个排序进行归并排序；
    lit1.sort();
    lit.merge(lit1);
    //-----------将list里的数据倒序排列---------------
    lit.reverse();
    for(it=lit.begin();it!=lit.end();it++)
    {
        cout<<*it<<"  ";
    }
    cout<     for(it1=lit1.begin();it1!=lit1.end();it1++)
    {
        cout<<*it1<<"  ";
    }
    cout<     system("pause");
    return 0;
}
 
 
运行结果：

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