C++三种容器：list vector deque的区别

转自http://blog.csdn.net/gogokongyin/article/details/51178378

在写C++程序的时候会发现STL是一个不错的东西，减少了代码量，使代码的复用率大大提高，减轻了程序猿的负担。还有一个就是容器，你会发现要是自己写一个链表、队列，或者是数组的时候，既要花时间还要操心怎么去维护，里面的指针啊，内存够不够用啊，长度问题，有没有可能溢出啊等等一系列的问题等着我们去解决，还是比较头疼的。所以容器的出现解决了这一个问题，它将这些数据结构都封装成了一个类，只需要加上头文件，我们就可以轻松的应用，不用那么复杂，就连指针也被封装成了迭代器，用起来更方便，更人性化，方便了我们的编程，对于程序员来说还是一大福音！！
          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；相当于一个数组，但是与数组的区别为：内存空间的扩展。vector支持不指定vector大小的存储，但是数组的扩展需要程序员自己写。
    vector的内存分配实现原理：
    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分配一块内存存储（VS6.0是两倍，VS2005是1.5倍），所以这给人以vector可以不指定空间，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。
    扩充空间（不论多大）都应该这样做：
   （1）配置一块新空间
   （2）将旧元素一一搬往新址
   （3）把原来的空间释放还给系统
    注：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利用的灵活性。Array 的扩充空间要程序员自己来写。
    vector类定义了好几种构造函数，用来定义和初始化vector对象:
    vector<T>  v1;  vector保存类型为T的对象。默认构造函数v1为空。
    vector<T> v2(v1);  v2是v1的一个副本。
    vector<T> v3(n, i);  v3包含n个值为i的元素。
    vector<T> v4(n);   v4含有值初始化的元素的n个副本。

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/尾端插入/删除操作。
    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：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

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。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
   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

4、vector VS. list VS. 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，还要兼顾随机访问效率，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-deque。
    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。


问题一：list和vector的区别：
（1）vector为存储的对象分配一块连续的地址空间，随机访问效率很高。但是插入和删除需要移动大量的数据，效率较低。尤其当vector中存储
的对象较大，或者构造函数复杂，则在对现有的元素进行拷贝的时候会执行拷贝构造函数。
（2）list中的对象是离散的，随机访问需要遍历整个链表，访问效率比vector低。但是在list中插入元素，尤其在首尾插入，效率很高，只需要改变元素的指针。
（3）vector是单向的，而list是双向的；
（4）向量中的iterator在使用后就释放了，但是链表list不同，它的迭代器在使用后还可以继续用；链表特有的；
使用原则：
（1）如果需要高效的随机存取，而不在乎插入和删除的效率，使用vector；
（2）如果需要大量高效的删除插入，而不在乎存取时间，则使用list；
（3）如果需要搞笑的随机存取，还要大量的首尾的插入删除则建议使用deque，它是list和vector的折中；

问题二：常量容器const
     const vector<int> vec(10);//这个容器里capacity和size和值都是不能改变的，const修饰的是vector；
     迭代器：const vector<int>::const_iterrator ite; //常量迭代器；
      注：const vector <int> vec(10) —— 与const int a[10]是一回事，意思是vec只有10个元素，不能增加了，里面的元素也是不能变化的
vector<int> a(10);  
const vector<int> b(10);  
a[1]=10;//正确  
b[1]=10;//错误  
a.resize(20);//正确  
b.resize(20);//错误  

vector <const int> vec(10);  //目前没有这种用法;这样写后也是当作vector <int>vec来用的；  
关于vector<const int> ，在GCC下是没有这种用法的,编译不过  
在VS2008是把它当作vector<int>这种类型来处理的；  

问题三：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。

问题四：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）

问题五：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。
     b、向量中的iterator在使用后就释放了，但是链表list不同，它的迭代器在使用后还可以继续用；链表特有的；
ite=find(vec.begin(),vec.end(),88);  
vec.insert(ite,2,77);  //迭代器标记的位置前，插入数据；  
cout<<*ite<<endl;  //会崩溃，因为迭代器在使用后就释放了，*ite的时候就找不到它的地址了；