C++ STL基本容器的使用

C++中有两种类型的容器：顺序容器和关联容器。顺序容器主要有vector、list、deque等。其中vector表示一段连续的内存，基于数组实现，list表示非连续的内存，基于链表实现，deque与vector类似，但是对首元素提供插入和删除的双向支持。关联容器主要有map和set。map是key-value形式，set是单值。map和set只能存放唯一的key，multimap和multiset可以存放多个相同的key。

容器类自动申请和释放内存，因此无需new和delete操作。

一、vector

vector基于模板实现，需包含头文件vector。

1.定义和初始化

//1.定义和初始化 vector<int> vec1; //默认初始化，vec1为空 vector<int> vec2(vec1); //使用vec1初始化vec2 vector<int> vec3(vec1.begin(),vec1.end());//使用vec1初始化vec2 vector<int> vec4(10); //10个值为的元素 vector<int> vec5(10,4); //10个值为的元素 //2.常用操作方法 vec1.push_back(100); //添加元素 int size = vec1.size(); //元素个数 bool isEmpty = vec1.empty(); //判断是否为空 cout<<vec1[0]<<endl; //取得第一个元素 vec1.insert(vec1.end(),5,3); //从vec1.back位置插入个值为的元素 //vec1.pop_back(); //删除末尾元素 //vec1.erase(vec1.begin(),vec1.end());//删除之间的元素，其他元素前移 cout<<(vec1==vec2)?true:false; //判断是否相等==、！=、>=、<=... vector<int>::iterator iter = vec1.begin(); //获取迭代器首地址 vector<int>::const_iterator c_iter = vec1.begin(); //获取const类型迭代器 //vec1.clear(); //清空元素 //3.遍历 //下标法 int length = vec1.size(); for(int i=0;i<length;i++) { cout<<vec1[i]; } cout<<endl<<endl; //迭代器法 vector<int>::const_iterator iterator = vec1.begin(); for(;iterator != vec1.end();iterator++) { cout<<*iterator; }

二、list

List是stl实现的双向链表，与 向量(vectors)相比, 它允许快速的插入和删除，但是随机访问却比较慢。需要添加头文件list

//1.定义和初始化 list<int> lst1; //创建空list list<int> lst2(3); //创建含有三个元素的list list<int> lst3(3,2); //创建含有三个元素的list list<int> lst4(lst2); //使用lst2初始化lst4 list<int> lst5(lst2.begin(),lst2.end()); //同lst4 //2.常用操作方法 lst1.assign(lst2.begin(),lst2.end()); //分配值 lst1.push_back(10); //添加值 lst1.pop_back(); //删除末尾值 lst1.begin(); //返回首值的迭代器 lst1.end(); //返回尾值的迭代器 lst1.clear(); //清空值 bool isEmpty1 = lst1.empty(); //判断为空 lst1.erase(lst1.begin(),lst1.end()); //删除元素 lst1.front(); //返回第一个元素的引用 lst1.back(); //返回最后一个元素的引用 lst1.insert(lst1.begin(),3,2); //从指定位置插入个 lst1.rbegin(); //返回第一个元素的前向指针 lst1.remove(2); //相同的元素全部删除 lst1.reverse(); //反转 lst1.size(); //含有元素个数 lst1.sort(); //排序 lst1.unique(); //删除相邻重复元素 //3.遍历 //迭代器法 for(list<int>::const_iterator iter = lst1.begin();iter != lst1.end();iter++) { cout<<*iter; } cout<<endl;

三、deque

deque容器类与vector类似，支持随机访问和快速插入删除，它在容器中某一位置上的操作所花费的是线性时间。与vector不同的是，deque还支持从开始端插入数据：push_front()。其余类似vector操作方法的使用。

四、map

C++中map容器提供一个键值对（key/value）容器，map与multimap差别仅仅在于multiple允许一个键对应多个值。需要包含头文件map。对于迭代器来说，可以修改实值，而不能修改key。Map会根据key自动排序。

//1.定义和初始化 map<int,string> map1; //空map //2.常用操作方法 map1[3] = "Saniya"; //添加元素 map1.insert(map<int,string>::value_type(2,"Diyabi"));//插入元素 //map1.insert(pair<int,string>(1,"Siqinsini")); map1.insert(make_pair<int,string>(4,"V5")); string str = map1[3]; //根据key取得value，key不能修改 map<int,string>::iterator iter_map = map1.begin();//取得迭代器首地址 int key = iter_map->first; //取得eky string value = iter_map->second; //取得value map1.erase(iter_map); //删除迭代器数据 map1.erase(3); //根据key删除value map1.size(); //元素个数 map1.empty(); //判断空 map1.clear(); //清空所有元素 //3.遍历 for(map<int,string>::iterator iter = map1.begin();iter!=map1.end();iter++) { int keyk = iter->first; string valuev = iter->second; }

五、set

set的含义是集合，它是一个有序的容器，里面的元素都是排序好的，支持插入，删除，查找等操作，就像一个集合一样。所有的操作的都是严格在logn时间之内完成，效率非常高。set和multiset的区别是：set插入的元素不能相同，但是multiset可以相同。Set默认自动排序。使用方法类似list。

六、各种容器总结（转自：http://hi.baidu.com/ewook/item/514fc22ecde5940e73863e65）

(1) vector

内部数据结构：数组。

随机访问每个元素，所需要的时间为常量。

在末尾增加或删除元素所需时间与元素数目无关，在中间或开头增加或删除元素所需时间随元素数目呈线性变化。

可动态增加或减少元素，内存管理自动完成，但程序员可以使用reserve()成员函数来管理内存。

vector的迭代器在内存重新分配时将失效（它所指向的元素在该操作的前后不再相同）。当把超过capacity()-size()个元素插入vector中时，内存会重新分配，所有的迭代器都将失效；否则，指向当前元素以后的任何元素的迭代器都将失效。当删除元素时，指向被删除元素以后的任何元素的迭代器都将失效。

(2)deque

内部数据结构：数组。

随机访问每个元素，所需要的时间为常量。

在开头和末尾增加元素所需时间与元素数目无关，在中间增加或删除元素所需时间随元素数目呈线性变化。

可动态增加或减少元素，内存管理自动完成，不提供用于内存管理的成员函数。

增加任何元素都将使deque的迭代器失效。在deque的中间删除元素将使迭代器失效。在deque的头或尾删除元素时，只有指向该元素的迭代器失效。

(3)list

内部数据结构：双向环状链表。

不能随机访问一个元素。

可双向遍历。

在开头、末尾和中间任何地方增加或删除元素所需时间都为常量。

可动态增加或减少元素，内存管理自动完成。

增加任何元素都不会使迭代器失效。删除元素时，除了指向当前被删除元素的迭代器外，其它迭代器都不会失效。

(4)slist

内部数据结构：单向链表。

不可双向遍历，只能从前到后地遍历。

其它的特性同list相似。

(5)stack

适配器，它可以将任意类型的序列容器转换为一个堆栈，一般使用deque作为支持的序列容器。

元素只能后进先出（LIFO）。

不能遍历整个stack。

(6)queue

适配器，它可以将任意类型的序列容器转换为一个队列，一般使用deque作为支持的序列容器。

元素只能先进先出（FIFO）。

不能遍历整个queue。

(7)priority_queue

适配器，它可以将任意类型的序列容器转换为一个优先级队列，一般使用vector作为底层存储方式。

只能访问第一个元素，不能遍历整个priority_queue。

第一个元素始终是优先级最高的一个元素。

(8)set

键和值相等。

键唯一。

元素默认按升序排列。

如果迭代器所指向的元素被删除，则该迭代器失效。其它任何增加、删除元素的操作都不会使迭代器失效。

(9)multiset

键可以不唯一。

其它特点与set相同。

(10)hash_set

与set相比较，它里面的元素不一定是经过排序的，而是按照所用的hash函数分派的，它能提供更快的搜索速度（当然跟hash函数有关）。

其它特点与set相同。

(11)hash_multiset

键可以不唯一。

其它特点与hash_set相同。

(12)map

键唯一。

元素默认按键的升序排列。

如果迭代器所指向的元素被删除，则该迭代器失效。其它任何增加、删除元素的操作都不会使迭代器失效。

(13)multimap

键可以不唯一。

其它特点与map相同。

(14)hash_map

与map相比较，它里面的元素不一定是按键值排序的，而是按照所用的hash函数分派的，它能提供更快的搜索速度（当然也跟hash函数有关）。

其它特点与map相同。

(15)hash_multimap

键可以不唯一。

其它特点与hash_map相同。

C++中的容器类包括“顺序存储结构”和“关联存储结构”，前者包括vector，list，deque等；后者包括set，map，multiset，multimap等。若需要存储的元素数在编译器间就可以确定，可以使用数组来存储，否则，就需要用到容器类了。
1、vector
连续存储结构，每个元素在内存上是连续的；
支持高效的随机访问和在尾端插入/删除操作，但其他位置的插入/删除操作效率低下；
2、deque
连续存储结构，即其每个元素在内存上也是连续的，类似于vector，不同之处在于，deque提供了两级数组结构，第一级完全类似于vector，代表实际容器；另一级维护容器的首位地址。
这样，deque除了具有vector的所有功能外，还支持高效的首端插入/删除操作。
3、list
非连续存储结构，具有双链表结构，每个元素维护一对前向和后向指针，因此支持前向/后向遍历。
支持高效的随机插入/删除操作，但随机访问效率低下，且由于需要额外维护指针，开销也比较大。
4、vector V.S. list V.S. deque：
a、若需要随机访问操作，则选择vector；
b、若已经知道需要存储元素的数目， 则选择vector；
c、若需要随机插入/删除（不仅仅在两端），则选择list
d、只有需要在首端进行插入/删除操作的时候，才选择deque，否则都选择vector。
e、若既需要随机插入/删除，又需要随机访问，则需要在vector与list间做个折中。
f、当要存储的是大型负责类对象时，list要优于vector；当然这时候也可以用vector来存储指向对象的指针，同样会取得较高的效率，但是指针的维护非常容易出错，因此不推荐使用。
5、capacity V.S size
a、capacity是容器需要增长之前，能够盛的元素总数；只有连续存储的容器才有capacity的概念（例如vector，deque，string），list不需要capacity。
b、size是容器当前存储的元素的数目。
c、vector默认的容量初始值，以及增长规则是依赖于编译器的。
6、用vector存储自定义类对象时，自定义类对象须满足：
a、有可供调用的无参构造函数（默认的或自定义的）；
b、有可用的拷贝赋值函数（默认的或自定义的）
7、迭代器iterator
a、vector与deque的迭代器支持算术运算，list的迭代器只能进行++/--操作，不支持普通的算术运算。
以下为整个列表概述：

标准容器类	说明
顺序性容器
vector	从后面快速的插入与删除，直接访问任何元素
deque	从前面或后面快速的插入与删除，直接访问任何元素
list	双链表，从任何地方快速插入与删除
关联容器
set	快速查找，不允许重复值
multiset	快速查找，允许重复值
map	一对多映射，基于关键字快速查找，不允许重复值
multimap	一对多映射，基于关键字快速查找，允许重复值
容器适配器
stack	后进先出
queue	先进先出
priority_queue	最高优先级元素总是第一个出列

所有标准库共有函数

默认构造函数	提供容器默认初始化的构造函数。
复制构造函数	将容器初始化为现有同类容器副本的构造函数
析构函数	不再需要容器时进行内存整理的析构函数
empty	容器中没有元素时返回true,否则返回false
max_size	返回容器中最大元素个数
size	返回容器中当前元素个数
operator=	将一个容器赋给另一个容器
operator<	如果第一个容器小于第二个容器，返回true，否则返回false，
operator<=	如果第一个容器小于或等于第二个容器，返回true，否则返回false
operator>	如果第一个容器大于第二个容器，返回true，否则返回false
operator>=	如果第一个容器大于或等于第二个容器，返回true，否则返回false
operator==	如果第一个容器等于第二个容器，返回true，否则返回false
operator!=	如果第一个容器不等于第二个容器，返回true，否则返回false
swap	交换两个容器的元素

其中operator>,operator>=,operator<,operator<=,operator==,operator!=均不适用于priority_queue
顺序容器和关联容器共有函数

begin	该函数两个版本返回iterator或const_iterator，引用容器第一个元素
end	该函数两个版本返回iterator或const_iterator,引用容器最后一个元素后面一位
rbegin	该函数两个版本返回reverse_iterator或const_reverse_iterator,引用容器最后一个元素
rend	该函数两个版本返回reverse_iterator或const_reverse_iterator，引用容器第一个元素前面一位
erase	从容器中清除一个或几个元素
clear	清除容器中所有元素

下表显示了顺序容器和关联容器中常用的typedef，这些typedef常用于变量、参数和函数返回值的一般性声明。

value_type	容器中存放元素的类型
reference	容器中存放元素类型的引用
const_reference	容器中存放元素类型的常量引用，这种引用只能读取容器中的元素和进行const操作
pointer	容器中存放元素类型的指针
iterator	指向容器中存放元素类型的迭代器
const_iterator	指向容器中存放元素类型的常量迭代器，只能读取容器中的元素
reverse_iterator	指向容器中存放元素类型的逆向迭代器，这种迭代器在容器中逆向迭代
const_reverse_iterator	指向容器中存放元素类型的逆向迭代器，只能读取容器中的元素
difference_type	引用相同容器的两个迭代器相减结果的类型（list和关联容器没有定义operator-）
size_type	用于计算容器中项目数和检索顺序容器的类型（不能对list检索）

8.序列类容器
(1)vector向量相当于一个数组
在内存中分配一块连续的内存空间进行存储。支持不指定vector大小的存储。STL内部实现时，首先分配一个非常大的内存空间预备进行存储，即capacity（）函数返回的大小，当超过此分配的空间时再整体重新放分配一块内存存储，这给人以vector可以不指定vector即一个连续内存的大小的感觉。通常此默认的内存分配能完成大部分情况下的存储。
优点：(1) 不指定一块内存大小的数组的连续存储，即可以像数组一样操作，但可以对此数组进行动态操作。通常体现在push_back() pop_back()
(2) 随机访问方便，即支持[ ]操作符和vector.at()
(3) 节省空间。
缺点：(1) 在内部进行插入删除操作效率低。
(2) 只能在vector的最后进行push和pop，不能在vector的头进行push和pop。
(3) 当动态添加的数据超过vector默认分配的大小时要进行整体的重新分配、拷贝与释放
(2)list 双向链表
每一个结点都包括一个信息快Info、一个前驱指针Pre、一个后驱指针Post。可以不分配必须的内存大小方便的进行添加和删除操作。使用的是非连续的内存空间进行存储。
优点：(1) 不使用连续内存完成动态操作。
(2) 在内部方便的进行插入和删除操作
(3) 可在两端进行push、pop
缺点：(1) 不能进行内部的随机访问，即不支持[ ]操作符和vector.at()
(2) 相对于verctor占用内存多
(3) deque 双端队列 double-end queue
deque是在功能上合并了vector和list。
优点：(1) 随机访问方便，即支持[ ]操作符和vector.at()
(2) 在内部方便的进行插入和删除操作
(3) 可在两端进行push、pop
缺点：(1) 占用内存多
使用区别：
1）如果你需要高效的随即存取，而不在乎插入和删除的效率，使用vector
2）如果你需要大量的插入和删除，而不关心随机存取，则应使用list
3）如果你需要随机存取，而且关心两端数据的插入和删除，则应使用deque