在寫C++程序的時候會發現STL是一個不錯的東西,減少了代碼量,使代碼的復用率大大提高,減輕了程序猿的負擔。還有一個就是容器,你會發現要是自己寫一個鏈表、隊列,或者是數組的時候,既要花時間還要操心怎么去維護,里面的指針啊,內存夠不夠用啊,長度問題,有沒有可能溢出啊等等一系列的問題等着我們去解決,還是比較頭疼的。所以容器的出現解決了這一個問題,它將這些數據結構都封裝成了一個類,只需要加上頭文件,我們就可以輕松的應用,不用那么復雜,就連指針也被封裝成了迭代器,用起來更方便,更人性化,方便了我們的編程,對於程序員來說還是一大福音!!
C++中的容器類包括“順序存儲結構”和“關聯存儲結構”,前者包括vector,list,deque等;后者包括set,map,multiset,multimap等。若需要存儲的元素數在編譯器間就可以確定,可以使用數組來存儲,否則,就需要用到容器類了。
1.vector
連續存儲結構,每個元素在內存上是連續的;支持高效的隨機訪問和在尾端插入/刪除操作,但其他位置的插入/刪除操作效率低下;相當於一個數組,但是與數組的區別為:內存空間的擴展。vector支持不指定vector大小的存儲,但是數組的擴展需要程序員自己寫。
vector的內存分配實現原理:
STL內部實現時,首先分配一個非常大的內存空間預備進行存儲,即capacity()函數返回的大小,當超過此分配的空間時再整體重新放分配一塊內存存儲(VS6.0是兩倍,VS2005是1.5倍),所以這給人以vector可以不指定vector即一個連續內存的大小的感覺。通常此默認的內存分配能完成大部分情況下的存儲。
擴充空間(不論多大)都應該這樣做:
(1)配置一塊新空間
(2)將舊元素一一搬往新址
(3)把原來的空間釋放還給系統
注:vector 的數據安排以及操作方式,與array 非常相似。兩者的唯一差別在於空間的利用的靈活性。Array 的擴充空間要程序員自己來寫。
vector類定義了好幾種構造函數,用來定義和初始化vector對象:
vector<T> v1; vector保存類型為T的對象。默認構造函數v1為空。
vector<T> v2(v1); v2是v1的一個副本。
vector<T> v3(n, i); v3包含n個值為i的元素。
vector<T> v4(n); v4含有值初始化的元素的n個副本。
2.deque
連續存儲結構,即其每個元素在內存上也是連續的,類似於vector,不同之處在於,deque提供了兩級數組結構, 第一級完全類似於vector,代表實際容器;另一級維護容器的首位地址。這樣,deque除了具有vector的所有功能外,還支持高效的首/尾端插入/刪除操作。
deque 雙端隊列 double-end queue
deque是在功能上合並了vector和list。
優點: (1) 隨機訪問方便,即支持[ ]操作符和vector.at()
(2) 在內部方便的進行插入和刪除操作
(3) 可在兩端進行push、pop
缺點:占用內存多
3.list
非連續存儲結構,具有雙鏈表結構,每個元素維護一對前向和后向指針,因此支持前向/后向遍歷。支持高效的隨機插入/刪除操作,但隨機訪問效率低下,且由於需要額外維護指針,開銷也比較大。每一個結點都包括一個信息快Info、一個前驅指針Pre、一個后驅指針Post。可以不分配必須的內存大小方便的進行添加和刪除操作。使用的是非連續的內存空間進行存儲。
優點: (1) 不使用連續內存完成動態操作。
(2) 在內部方便的進行插入和刪除操作
(3) 可在兩端進行push、pop
缺點: (1) 不能進行內部的隨機訪問,即不支持[ ]操作符和vector.at()
(2) 相對於verctor占用內存多
使用區別:
(1)如果你需要高效的隨即存取,而不在乎插入和刪除的效率,使用vector
(2)如果你需要大量的插入和刪除,而不關心隨機存取,則應使用list
(3)如果你需要隨機存取,而且關心兩端數據的插入和刪除,則應使用deque
4.vector VS. list VS. deque:
a、若需要隨機訪問操作,則選擇vector;
b、若已經知道需要存儲元素的數目,則選擇vector;
c、若需要隨機插入/刪除(不僅僅在兩端),則選擇list
d、只有需要在首端進行插入/刪除操作的時候,還要兼顧隨機訪問效率,才選擇deque,否則都選擇vector。
e、若既需要隨機插入/刪除,又需要隨機訪問,則需要在vector與list間做個折中-deque。
f、當要存儲的是大型負責類對象時,list要優於vector;當然這時候也可以用vector來存儲指向對象的指針,
同樣會取得較高的效率,但是指針的維護非常容易出錯,因此不推薦使用。
問題一:list和vector的區別:
(1)vector為存儲的對象分配一塊連續的地址空間,隨機訪問效率很高。但是插入和刪除需要移動大量的數據,效率較低。尤其當vector中存儲
的對象較大,或者構造函數復雜,則在對現有的元素進行拷貝的時候會執行拷貝構造函數。
(2)list中的對象是離散的,隨機訪問需要遍歷整個鏈表,訪問效率比vector低。但是在list中插入元素,尤其在首尾插入,效率很高,只需要改變元素的指針。
(3)vector是單向的,而list是雙向的;
(4)向量中的iterator在使用后就釋放了,但是鏈表list不同,它的迭代器在使用后還可以繼續用;鏈表特有的;
問題二:deque和vector的區別:
(1)兩端都能夠快速插入和刪除元素。vector只能在尾端進行。
(2)deque的元素存取和迭代器操作會稍微慢一些。因為deque的內部結構會多一個間接過程。
(3)迭代器是特殊的智能指針,而不是一般指針。它需要在不同的區塊之間跳轉。
(4)因為deque使用不止一塊內存(而vector必須使用一塊連續內存),所以deque的max_size()可能更大。
(5)不支持對容量和內存分配時機的控制。
注意:在除了首尾兩端的其他地方插入和刪除元素,都將會導致指向deque元素的任何pointers、references、iterators失效。不過,deque的內存重分配優於vector。因為其內部結構顯示不需要復制所有元素。
6、deque的內存區塊不再被使用時,會被釋放。deque的內存大小是可縮減的。不過,是不是這么做以及怎么做由實作版本定義。
問題三:常量容器const
const vector<int> vec(10);//這個容器里capacity和size和值都是不能改變的,const修飾的是vector;
迭代器:const vector<int>::const_iterrator ite; //常量迭代器;
注:const vector <int> vec(10) —— 與const int a[10]是一回事,意思是vec只有10個元素,不能增加了,里面的元素也是不能變化的
vector<int> a(10); const vector<int> b(10); a[1]=10;//正確 b[1]=10;//錯誤 a.resize(20);//正確 b.resize(20);//錯誤
問題四:capacity V.S size
a、capacity是容器需要增長之前,能夠盛的元素總數;只有連續存儲的容器才有capacity的概念(例如vector,deque,string),list不需要capacity。
b、size是容器當前存儲的元素的數目。
c、vector默認的容量初始值,以及增長規則是依賴於編譯器的。
問題五:用vector存儲自定義類對象時,自定義類對象須滿足:
a、有可供調用的無參構造函數(默認的或自定義的);
b、有可用的拷貝賦值函數(默認的或自定義的)
a、vector與deque的迭代器支持算術運算,list的迭代器只能進行++/--操作,不支持普通的算術運算。
b .向量中的iterator在使用后就釋放了,但是鏈表list不同,它的迭代器在使用后還可以繼續用;鏈表特有的;