C++容器类

C++容器类

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，每个元素是在内存上是连续的；
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）

三、序列类容器

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capacituy（）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，而不关心随即存取，则应使用list 
3 如果你需要随即存取，而且关心两端数据的插入和删除，则应使用deque