【STL】标准库容器概述

一、概论
1、序列式容器
array(build-in) C++内建
vector
heap 内含一个vector
priority-queue 内含一个heap
list
slist
deque
stack 内含一个deque
queue 内含一个deque
2、关联式容器
RB-tree
set 内含一个RB-tree
map 内含一个RB-tree
multiset 内含一个RB-tree
multimap 内含一个RB-tree
hashtable
hash_set 内含一个hashtable
hash_map 内含一个hashtable
hash_multiset 内含一个hashtable
hash_multimap 内含一个hashtable
3、所谓序列式容器，其中的元素都可序，但未必有序。
二、vector
1、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运用的灵活性。
array是静态空间，一旦配置了就不能改变。
vector是动态空间，随着元素的加入，它的内部机制会自行扩充空间以容纳新元素。
2、vector的实现技术，关键在于其对大小的控制以及重新配置时的数据移动效率。
3、vector提供random access iterator
4、vector的数据结构
线性连续空间
以两个迭代器start和finish分别指向配置得来的连续空间中目前已经被使用的范围，并以迭代器end_of_storage
指向整块连续空间（含备用空间）的尾端。
当增加新元素时，如果超过当时的容量，则容量会扩充至两倍。如果两倍容量仍不足，则扩充至足够大的容量。
容量大于等于其size。
容量的扩张必须经历“重新配置、元素移动、释放原空间”等过程，工程浩大。
5、vector的构造与内存管理
所谓动态增加大小，并不是在原空间之后接续新空间（因为无法保证原空间之后尚有可供配置的空间），而是以原大小的两倍
另外配置一块较大空间，然后将原内容拷贝过来，然后才开始在原内容之后构造新元素，并释放原空间。
因此，对vector的任何操作，一旦引起空间重新配置，指向原vector的所有迭代器就都失效了。
6、STL对于“插入操作”的标准规范：插入完成后，新节点将位于哨兵迭代器所指之节点的前方。
三、list
1、相较于vector的连续线性空间，list就显得复杂许多，它的好处是每次插入或删除一个元素，就配置或释放一个元素空间。
对于任何位置的元素插入或元素移除，list永远是常数时间。
2、list的实现是一个环状双向链表，只需要一个指针，便可以完整表现整个链表。
只要刻意在环状链表的尾端加上一个空白节点，便符合STL规范之“前闭后开”区间。
3、list提供 bidirectional iterator
四、deque
1、vector是单向开口的连续线性空间，而deque则是一种双向开口的连续线性空间。所谓双向开口，表示可以在头尾两端分别做元素的插入和删除操作。
2、deque和vector的最大差异：
a、deque允许常数时间内对头端进行元素的插入或移除操作
b、deque没有容量概念，因为它是动态地以分段连续空间组合而成，随时可以增加一段新的空间并链接起来。
3、deque也提供random access iterator，但复杂度很高，除非必要，尽可能选择vector
4、deque的中控器
deque由一段一段的定量连续空间构成，deque采用一块所谓的map作为主控，这里的map是一小块连续空间，其中每个元素都是指针，指向另一段连续线性空间，称为缓冲区。缓冲区才是deque的存储空间主体。
5、deque的迭代器
deque是分段连续空间，维持其“整体连续”假象的任务，落在了迭代器的operator++和operator--运算子身上。每个缓冲区大小一样。
五、stack
1、stack是FILO的数据结构，只有一个出口。
2、stack以deque为底部结构，因此stack往往不被归类为container，而被归类为container adapter
3、stack不提供走访功能，也不提供迭代器。
六、queue
1、queue是FIFO的数据结构，有两个出口。
2、queue以deque为底部结构，因此queue往往不被归类为container，而被归类为container adapter
3、queue不提供遍历功能，也不提供迭代器。
七、heap
1、heap并不归属于STL容器组件，它是个幕后英雄，扮演priority queue 的助手。
2、priority queue允许用户以任何次序将任何元素推入容器内，但取出时一定是从优先级最高的元素开始取。
3、binary heap是一种完全二叉树，通过简单的位置规则，array可以轻易实现出完全二叉树，这种以array表述tree的方式，我们称为隐式表述法。
4、array的缺点是无法动态改变大小，而heap却需要这项功能，因此，以vector代替array是更好的选择。
5、heap不提供遍历功能，也不提供迭代器。
6、经过排序后的heap不再是一个合法的heap，需要再做一个heap
八、priority queue
1、priority queue是一个拥有权值观念的queue，由于是queue，只允许在底端加入元素，并从顶端取出元素。
2、priority queue带有权值观念，其内的元素并非按照被推入的次序排列，而自动按元素的权值排列。
3、priority queue以vector为底部结构再加上heap处理规则，因此其往往不被归类为container，而被归类为container adapter
4、priority queue不提供遍历功能，也不提供迭代器。
九、slist
1、slist是单向链表，这个容器并不在标准规格之内。
2、slist的迭代器属于forward iterator，而list的迭代器输入bidirectional iterator
十、总结
序列式容器的重点在于vector、list、deque的理解，清楚了其内部实现，在实际中就可以应用得当。