C++ STL容器概览

容器概览

容器分类

• 顺序容器提供对元素（半开）序列的访问。
  • vector
  • list
  • forward_list
  • deque
• 关联容器提供基于关键字的关联查询。
  • 有序关联容器：通常用平衡二叉树（红黑树）实现。
    • map
    • multimap
    • set
    • multiset
  • 无序关联容器：采用溢出链表法的哈希函数实现。
    • unordered_map
    • unordered_multimap
    • unordered_set
    • unordered_multiset
      标准库，还提供了一些保存元素的对象类型，但它们并未提供顺序容器或关联容器的全部功能：
• 容器适配器提供对底层容器的特殊访问。
  • pirority_queue
  • queue
  • stack
• 拟容器保存元素序列，提供容器的大部分但非全部功能。
  • array
  • 内置数组
  • string
  • valarray
  • bitset

对元素的要求

若想作为一个容器的元素，对象类型必须允许容器拷贝、移动以及交换元素。
关联容器要求其元素能够排序，很多可以应用于容器的算法也有这样的要求。
默认情况下，<运算符被用来定义序。
排序标准必须定义一个严格弱序。
即，一个排序标准必须满足：

• 反自反性：不小于自身。
• 反对称性：两个操作对象不能同时小于对方；如果 x 小于 y，那么 y 绝不能小于 x。
• 传递性：如果 x 小于 y，且 y 小于 z，那么 x 必须小于 z。
• 相等的传递性：如果 x 等于 y，且 y 等于 z，那么 x 必须等于 z（x == y定义为!(x < y || y < x)）。

顺序容器

vector 定义在 中；list 和 forward_list 定义在中；deque 定义在中。
顺序容器为元素连续分配内存（vector 和 deque）或将元素组织为链表（list 和 forward_list ）。
vector（以及类似的连续存储的元素的数据结构）有三个主要优势：

• vector 的元素是紧凑存储的。
• vector 的遍历非常快。
• vector 支持简单且高效的随机访问。
  当在一个 vector 中插入、删除元素时，其它元素可能会移动。
  一个空 forward_list 只占用一个内存字。

容器	功能
vector	空间连续分配的 T 类型元素序列；默认选择容器
list	T 类型元素双向列表；当需要插入或删除元素，但不移动已有元素时选择它
forward_list	T 类型元素单向列表；很短或空序列的理想选择
deque	T 类型元素双端队列；向量和链表的混合；对大多数应用而言，都比向量和链表其中之一要慢

模板参数 T 是元素类型；
模板参数 A 是一个分配器，容器用它来分配和释放内存；
A 的默认值是std::allocator，此分配器用operator new()和operator delete()为元素分配和释放内存。

有序关联容器

map 和 mutlimap 定义在头文件中；set 和 mutliset 定义在头文件中。

容器	功能
map	从 K 到 V 的有序映射；一个（k,V）对序列
multimap	从 K 到 V 的有序映射；允许重复关键字
set	K 的有序集合
multiset	K 的有序集合，允许重复关键字

模板参数 K 为关键字类型，其默认序标准是std::less；
模板参数 V 为值类型；
模板参数 C 是比较类型；
模板参数 A 是一个分配器，容器用它来分配和释放内存；
对映射，A 的默认值是std::allocator>；
对集合，A 的默认值是std::allocator。

无序关联容器

无序容器则定义在头文 和中。

容器	功能
unordered_map	从 K 到 V 的无序映射
unordered_set	从 K 到 V 的无序映射；允许重复关键字
unordered_multimap	K 的无序集合
unordered_multiset	K 的无序集合，允许重复关键字

模板参数 H 是哈希函数类型，其默认值是std::hash；
模板参数 E 是相等性判定函数类型，其默认值是std::equal_to。

容器适配器

容器	功能
pirority_queue	T 的优先队列
queue	T 的队列，支持 push() 和 pop() 操作
stack	T 的栈，支持 push() 和 pop() 操作

模板参数 Cmp 是优先级函数类型，其默认值是std::less；
模版参数 C 是一个容器类型；
queue 的默认容器类型是std::dequeue；
stack 和 pirority_queue 的默认容器类型是std::vecter。

拟容器

容器	功能
T[N]	固定大小的内置数组；N 个连续存储的类型为 T 的元素；没有 size() 或其它成员函数
array[T,N]	固定大小的数组；N 个连续存储的类型为 T 的元素；类似内置数组
basic_string	一个连续分配空间的类型为 C 的字符序列，支持文本操作（如连接 + 和 +=）
string	basic_string
u16string	basic_string
u32string	basic_string
wstring	basic_string
valarray	数值向量，支持向量运算，但有一些限制，这些限制是为了鼓励高性能实现；只在做大量向量运算时使用
bitset[N]	N 个二进制位的集合，支持集合操作，如 & 和
vector	vector的特例化版本，紧凑保存二进制

对于 basic_string，模板参数 A 是一个分配器，Tr 是字符萃取。