STL容器归纳

STL容器归纳

 

分三类：序列容器(vector、list、deque)；容器适配器(queue、stack、pro_queue); 关联式容器(set、map、multiset、multimap)
一、序列容器：即按顺序排列的容器，但内存块不一定是连续的。

Vector：即动态数组，优点：迭代和索引比较快；缺点：在分配的存储空间用完之后，重新分配的时候，需要把旧存储区的对象拷贝到新存储区(拷贝构造)，然后销毁旧存储区中所有对象(调用析构)，释放旧存储区内存，这样代价比较低，特别是如果拷贝构造和析构的代价比较大，会影响效率。Vector的内存是连续存储的空间。

List：即双向链表，优点：快速插入和删除(相对于vector和deque)，尤其是对象较大时(析构、构造、拷贝构造、赋值操作比较大时)，内存中为每个对象的存储器的顶部设置一个前向和后向指针，list的遍历只能从top开始，swap()采用的拷贝方法对两个对象进行交换。List的sort()排序和反转reverse()不需要拷贝，因为它们改变的是链接，即两个指针而非对象本身。如果频繁的遍历，不建议用list。

Remove()函数，删除时链表不用排序；merge()合并链表，前提是两个链表要经过排序，新的链表包含了两个链表，并排过序，源链表已经删除，所以对象都已经移到新链表中。

Deque:双端队列，可在队列的两端进行添加和查找，和vector一样有operator[]操作符。但是它的存储空间不一定是连续的，不需要像vector需要分配新的内存空间时要复制和销毁对象，在两端添加未知对象时，deque比vector更有效率，vector在确定元素对象个数时，更有效率，从vector转换为deque的代价很小。

 

二、容器适配器：queue, priority_queue和stack,这三种是顺序容器适配器，容器适配器是对已经存在的容器的另一种组织方式(这里可以理解为某种数据结构)，所有适配器都定义了两个构造函数：默认构造函数用于创建空对象，而带一个容器参数的构造函数将参数容器的副本作为其基础值；每种容器适配器都有默认的容器，这默认的容器是最明智的实现方式。
默认的stack和queue都基于deque容器实现，而priority_queue则在vector容器上实现。在创建适配器时，通过将一个顺序容器指定为适配器的第二个类型参数，可覆盖其关联的基础容器类型。作用：stack是先进后出的数据结构，默认的是采用deque容器实现，我们也可以采用其他的容器来实现栈，但采用deque是最高效的；但是deque不仅仅用在stack中。
queue则是先进先出的队列，priority_queue优先队列与队列的差别在于优先队列不是按照入队的顺序出队，而是按照队列中元素的优先权顺序出队（默认为大者优先，也可以通过指定算子来指定自己的优先顺序）。priority_queue模板类有三个模板参数，第一个是元素类型，第二个容器类型，第三个是比较算子。其中后两个都可以省略，默认容器为vector，默认算子为less，即小的往前排，大的往后排（出队时序列尾的元素出队）。定义自己的比较算子一般重载比较运算符。
对于stack要注意的是，如果想要栈顶元素，使用top()比pop()更高效，前者返回的是引用，pop返回的是值，需要调用拷贝构造函数。

三、关联式容器(set、map、multiset、multimap)：一般以平衡二叉搜索树作为内部数据结构，尤其是RB-tree(红黑树)；主要用在通过键值查找元素；内部通过链表来组织的。
set不区分键值和实值。顾名思义，可以把set当做集合使用，由于set的底层是平衡二叉搜索树，因此其在插入、查询和删除时都是O(lgn)的时间复杂度。set和multiset唯一的不同是，set不允许任何两个元素有相同的值，而multiset允许键值重复。set的迭代器本质上是const_iterator，如果不是，则会破坏RB-tree结构；set的元素有自动排序功能。map同时拥有实值(value)和键值(key)，其每一个元素都是pair，pair的第一个元素是键值，第二个元素是实值。map和multimap的区别在于，map不允许两个元素拥有相同的键值，而multimap允许存在重复的键值。迭代器和set的一样。
hash-table(哈希表)，以及以之为底层机制而完成的hash-set,hash-map,hash-multiset,hash-multimap等都不是在标准之内的关联式容器。
关联式容器插入和删除比vector 快，里list慢(list采用的线性，)，在查找和末尾添加上比vector 慢。查找方面比list快，list要遍历，搜索的时间是跟容器的大小成正比，而关联容器 查找的复杂度基本是Log(N) ，容器越大，性能越高。