C++ Primer（中文版）（第五版）【读书笔记】

第 9 章 顺序容器

顺序容器：存储元素，元素位置由加入容器时顺序决定。
关联容器：存储元素，元素位置由关键字 key 决定。

所有容器共享公共接口，各自实现不同。

9.1 顺序容器概述

顺序容器：快速顺序访问元素。

性能代价：

• 添加和删除元素。
• 非顺序访问。

vector：可变大小数组。支持随机访问（连续内存存储）。尾部插入或删除元素时间复杂度为O(1)，其他位置插入或删除元素时间复杂度为O(n）。
deque：双端队列。支持随机访问（连续内存存储）。

顺序容器类型	说明	访问	头插 O	头删 O	尾插 O	尾删 O	除头尾位置插入或删除	查找元素时间复杂度
vector	可变大小数组。	快速随机访问。	不支持	不支持	O(1)	O(1)	O(n)	O(n)
deque	双端队列。	快速随机访问。	O(1)	O(1)	O(1)	O(1)	O(n)	O(n)
list	双向链表。	只支持双向顺序访问。	O(1)	O(1)	O(1)	O(1)	O(1)	O(1)
forward_list	单向链表。	只支持单向顺序访问。	O(1)	O(1)	O(1)	O(1)	O(1)	O(1)
array	固定大小数组。	快速随机访问。	不支持	不支持	不支持	不支持	不支持	不支持
string	与 vector 相似，保存字符的容器。	快速随机访问。	不支持	不支持	O(1)	O(1)	O(n)	O(n)

除 array 其他容器支持高效、灵活的内存管理，可以添加、删除元素，扩张和收缩容器大小。

存储策略影响容器支持的操作。

array 比内置数组更安全，更容易使用。

forward_list 没有 size 操作，其他容器 size 是常量时间操作。

尽可能使用C++标准库。

确定使用哪种顺序容器：

• 没有理由选择其他容器，就选择 vector。
• 随机访问，选择 vector 或 deque。
• 插入删除数据，list 或 forward_list。
• 头和尾插入或删除元素，中间位置不会，选择 deque。
• 读取输入时插入，随后随机访问：①.vector 追加，标准库 sort 重排。②.输入list，完成输入后 list 拷贝到 vector。
• 随机访问 + 中间位置插入删除：应用中占主导地位的操作决定。

不确定，只使用 vector 和 lsit 的公共操作：使用迭代器，不使用下标，避免随机访问。
切换容器方便。

9.2 容器库概览

容器定在与类型名相同的头文件中。

容器是模板，提供额外信息生成特定容器类型。

容器元素可以是任意类型。

为不支持特定操作的类型定义容器，就只能使用没有特殊要求的容器操作：

顺序容器构造函数一个版本接受容器大小，使用元素类型的默认构造函数。某些类没有默认构造函数，定义一个保存这种类型对象的容器，构造容器是不能只传递元素数目参数：

//noDefault 没有默认构造函数
vector<noDefault> v1(10, init);	//提供元素初始化器。
vector<noDefault> v1(20);	//错误，必须提供元素初始化器。

类型别名	类型	作用
iterator	此容器类型的迭代器类型。	可读可写容器元素。
const_iterator	只读迭代器类型。	只读容器元素。
size_type	无符号整数类型。	容器元素数量。
difference_type	带符号整数类型。	两个迭代器之间的距离。
value_type	元素类型。	获取容器元素类型。
reference	value_type &	元素的左值类型。
const_reference	const value_type &	元素的 const 左值类型。

构造函数	说明
C c;	默认构造函数，构造空容器。
C c1(c2);	构造 c2 的拷贝 c1。
C c(b, e);	使用迭代器 b 和 e 范围内的元素构造 c。（array不支持）
C c{a, b, c……}	列表初始化c

赋值和swap	说明
c1 = c2	c2 中的元素替换c1 中的元素。
c1 = {a, b, c, ……}	列表元素替换 c1 中的元素。（array不适用）
a.swap(b)	交换 a 和 b 的元素。
swap(a, b)	与 a.swap(b) 等价。

大小	说明
c.size()	c 中元素的数量。（forward_list 不支持）
c.max_zise()	c 可保存的最大元素数量。
c.empty()	为空返回 true，不为空返回 false。

添加 / 删除元素（不适用 array）【注：不同容器操作接口不同】	说明
c.insert(args)	将 args 中的元素拷贝进 c。
c.emplace(inits)	使用 inits 构造 c 中的一个元素。
c.erase(args)	删除 args 指定的元素。
c.clear()	删除 c 中所有元素，返回 void。

关系运算符	说明
==, !=	所有容器都支持。
<, <=, >, >=	无序关联容器不支持。

获取迭代器	说明
c.begin(), c.eng()	返回 c 的首元素和尾元素之后位置的迭代器。
c.cbegin(), c.ceng()	返回 const_iterator

反向容器的额外成员。（forward_list不支持）	说明
reverse_iterator	逆序寻址元素的迭代器。
const_reverse_iterator	不可修改的逆序寻址元素的迭代器。
c.rbegin(), c.rend()	返回指向 c 的尾元素和首元素之前位置的迭代器。
c.crbegin(), c.crend()	返回 const_reverse_iterator

9.2.1 迭代器

提供相同操作的迭代器对操作的实现方式相同：
所有迭代器都允许访问容器中的元素且都通过解引用来实现。
所有迭代器都定义了递增运算符，从当前元素移动到下一个元素。

forward_list 不支持迭代 --。

支持迭代器算术运算：string、vector、deque 和 array。（这些容器底层内存连续存储空间）

迭代器范围：[begin, end)

迭代器范围要求：（程序员的责任）

• begin 和 end 必须指向同一容器。
• end 可以与 begin 指向相同的位置，但不能指向 begin 之前的位置。
• begin == end ，范围为空。
• begin 和 end 不等，至少包含一个元素，begin指向范围的第一个元素。
• 可以对 begin 递增若干次，begin == end。

9.2.2 容器类型成员

类型别名	类型	作用
iterator	此容器类型的迭代器类型。	可读可写容器元素。
const_iterator	只读迭代器类型。	只读容器元素。
size_type	无符号整数类型。	容器元素数量。
difference_type	带符号整数类型。	两个迭代器之间的距离。
value_type	元素类型。	获取容器元素类型。
reference	value_type &	元素的左值类型。
const_reference	const value_type &	元素的 const 左值类型。

9.2.3 begin 和 end 成员

begin 生成指向容器中的第一个元素的迭代器。
end 生成指向容器中的尾元素之后位置的迭代器。

获取迭代器	说明
c.begin(), c.eng()	返回 c 的首元素和尾元素之后位置的迭代器。
c.cbegin(), c.ceng()	返回 const_iterator

反向容器的额外成员。（forward_list不支持）	说明
reverse_iterator	逆序寻址元素的迭代器。
const_reverse_iterator	不可修改的逆序寻址元素的迭代器。
c.rbegin(), c.rend()	返回指向 c 的尾元素和首元素之前位置的迭代器。
c.crbegin(), c.crend()	返回 const_reverse_iterator

r：反向迭代器。
c：返回 const 迭代器。
不以c开头的函数被重载过，const 成员返回 const_iterator。no-const 成员返回 iterator。

no-const 对象返回 iterator。
const 对象返回 const_iterator。

iterator 可以转换为 const_iterator，反之则不行。

auto 可以和 being 、end结合使用，结果依赖于容器类型。

不需要写时，使用 cbegin 和 cend。

9.2.4 容器定义和初始化