c++标准库容器使用概览

       容器用于保存一组相同类型元素，因此一个容器可以看作是一类数据的集合。容器按其对元素的管理形式分为值容器和引用容器两种类型。值容器里，插入一个元素时，容器保存的是一个元素的副本，而引用类型容器则是保存该元素的引用或者地址。值容器可以简单的模拟引用容器，只需要把元素类型定义为指针就可以了，因此值容器更为通用。C++标准库里所有的容器都是值容器。

       容器按类型分类包括有序和无序两种。标准库的有序容器包括set、map、multiset、multimap四类，这类容器内部的元素始终是有序的，容器内部默认使用‘<’操作符完成元素大小的比较，使用者也可以提供自己的元素大小比较函数。这类容器增加元素只提供了insert操作，插入的元素由容器按其大小自动放到合适的位置。

无序容器即内部元素是没有排序的，但也不是乱序的，元素的顺序为元素加入容器中的顺序。这类容器包括vector、list、deque三类。这类容器提供了push_back和push_front操作，即在尾部或者是头部插入元素，insert操作可以在容器指定的位置插入元素。

       还有一种是容器适配器，比如stack、queue，可以从上面的无序容器适配出相关的接口。

       以上就是标准库包含的基本容器类型，由于时间的关系，标准库还没有提供hash表的实现，但会在未来的扩展里增加。

       不同容器虽然实现的方式差别很大，但都提供了相同或相似的接口，因此如何根据使用场景选择合适的容器类型是很重要的。这就需要我们稍微了解一下容器的底层实现细节：

• 有序的容器的实现可以理解为是相同的，就是一棵平衡二叉树。set和multiset中，树节点包含的就是每个元素，并按元素的大小比较结果排序，set中不允许有相同的元素，而multiset则可以存在相同的元素。map和multimap中，每个树节点就是map的每个元素的键和值，并按键的大小比较结果排序，map中不允许有相同键的元素，而multimap则可以存在相同键的元素。

• vector是C++对数组的封装，因此内部元素的排列顺序就是元素插入数组时的顺序，vector里元素占用的内存是连续的。因此vector支持下标操作，类似内置数组的下标操作。另外vector的元素个数是动态扩展的，定义一个vector的时候不需要指定长度，因此vector需要在插入元素时自动扩展内存的大小来包含更多的元素：比如当前的内存只能容纳5个元素，在插入第6个元素时，就需要先分配一块更大的内存，比如可以容纳10个元素的，将之前的5个元素复制过来，释放旧的内存，再存入第6个元素。

• list是一个双向链表，内部元素的排列顺序就是元素插入数组时的顺序，但list可以在头上和尾部插入元素，list不支持下标操作，而是使用一个双向的迭代器来完成元素的遍历，list提供了非常丰富的接口，比如sort成员函数用于将list内的元素进行排序，unique用于去除重复的节点，splice函数用于高效的合并两个子链表。

• deque是一个介于list和vector之间的一种容器，deque提供了比vector丰富的功能，同时支持下标操作和在头尾插入元素的操作，deque也提供了随机访问迭代器。在deque中间插入元素也比vector更高效。deque内部实现不是一块连续的内存，而是由多块的连续内存组成。这样就可以在元素个数增长时，降低需要拷贝的元素个数。

总结如下：

 

是否连续内存

支持头部插入或删除元素

支持中间插入或删除元素

支持随机访问

vector

是

否

是（效率低）

是

list

否

是

是（效率很高）

否

deque

块内连续

是

是（效率高）

是

需要说明的是，支持随机访问的容器就可以用标准库的快速排序算法std::sort进行排序。

根据容器的这些基本特性，我们就可以在具体的应用中选择合适的容器了。vector占用内存少，并且和C的数组兼容，支持随机访问，因此访问vector中间某个元素效率很高，但从vector的头部或中间插入或删除元素效率最低，因此对于不需要频繁的从中间插入删除数据的应用，应该优先使用vector。

如果元素个数比较多，并且需要从中间插入删除元素，又能快速访问到中间元素，则应该选用deque。

list从中间增加删除元素效率很高，但如果访问中间的某个元素必须从链表头开始遍历，因此对于需要频繁增加和删除中间元素的应用，应该选择list。

如果是需要元素能自动排序，则选择set或map。

 

使用例子：

std::vector<int>oVec; //定义一个元素为int类型的数组for (inti=0; i<10; ++i) //插入10个元素{   oVec.push_back(i);}//遍历并打印所有元素，（方法1）for (intj=0; j<oVec.size(); ++j){   std::cout << oVec[j] ;   std::cout << "\n" ;}//或者，（方法2）std::vector<int>::iterator it = oVec.begin();for (; it!= oVec.end(); ++it){   std::cout << *it ;   std::cout << "\n" ;}oVec.pop_back();//删除vector中最后一个元素 

list用法：

std::list<int>oList;//在底部增加或删除元素操作同vector，遍历操作只支持vector里的方法2，不支持方法1oList.remove(5);//删除list中值为5的元素std::list<int>::iteratorit = oList.begin();std::advance(it,4); //获取指向第5个元素的迭代器it = oList.erase(it);//删除第5个元素并获取下一个元素oList.insert(it,4); //在第5个元素前重新插入元素4 std::list<int>oList2;oList2.push_front(10);//list头上增加一个元素oList2.splice(oList2.begin(),oList) //将oList的所有元素加入到oList2的前面，由于是直接将oList的节点挂过来，所以效率很高，副作用是oList链表被清空了。 

deque元素快速排序：

std::deque<int>oDeque;//deque的操作同vector//快速排序deque内的元素std::sort(oDeque.begin(), oDeque.end());

所有的容器类型都支持一个无异常的数据交换操作swap：

std::list<int>list1;std::list<int>list2;//swap成员函数通过交换内部数据指针来完成操作，不涉及任何内存分配或复制，//因此所有的标准库容器都保证该操作是无异常的，即永远不会失败。list1.swap(list2);

另外容器提供的成员函数可能功能上和标准算法有重叠，比如查找元素的操作，可以使用标准算法查找:

std::set<int>oSet;for (inti=0; i<10; ++i){  oSet.insert(i);}std::set<int>::iteratorit = std::find(oSet.begin(), oSet.end(), 1);

也可以用成员函数：

std::set<int>::iteratorit = oSet.find(1);

上面两种实现是不一样的，成员函数更高效，表达也更简洁，标准库算法是根据迭代器进行线性查找，而set的find方法则是从二叉树进行查找，效率更高，所以对于实现同一个功能，应该优先使用成员函数。