C++中list、deque以及vector对比

C++中list、deque以及vector对比

C++的容器类包括两大类：

1.顺序存储结构，包括vector、list、deque等等；
2.关联存储结构，包括set、map、multiset等等；

本文主要对比vector、list以及deque这三种顺序存储结构。

注：

顺序存储结构表明，其中的每个元素之间是有先后顺序的，这个顺序只和插入/删除等操作有关，而与元素的值无关。

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一、vector

vector本身是向量的意思，也称vector是向量数组。

vector本身是为了解决数组不能动态增长，而自己实现的类还需要自己小心翼翼地处理指针和malloc等问题，所以衍生出vector。

vector中的每个元素在内存上是连续的，就像数组一样；

vector支持高效的随机访问（使用[]运算符或者at方法）；

所谓随机访问，是可以直接计算出对应元素的地址，假设起始地址是base，每个元素占空间大小是element_size，那么当我存取第n个元素时，我可以直接计算出其对应的地址：

第六个元素的地址=base+element_size*(n-1)

不必要类似链表一样遍历，效率明显很高。

vector支持高效的在末尾插入和删除。

注意：

此处特别强调是在末尾，想一想，一个数组，在哪里插入和删除最为容易？

显然是末尾。

如果在数组中间插入或删除，需要将之后的所有元素都向前/向后移动，无疑增加了开销。

可以将vector看成是一个数组，区别于普通的数组，vector拥有自动扩展内存空间的能力（不必程序员自己管理内存空间）。

vector有一个capacity方法，其返回值是当前vector已经分配了多少个空间用来存储element。

这些空间不一定全被“装满”了，可能只装了一部分。

在装满（vector.size()==vector.capacity()）的情况下继续装（vector.push_back(xxx)）时，vector自动扩大内存：

首先申请一块更大的内存空间；
其次将vector现有的元素都搬过去；
最后将需要插入的元素插入到末尾。

注意：

在上述的步骤中还要将原来使用的内存空间释放。
程序员无需关心什么时候释放等等细节，vector会自己做的。
程序员只要一个push_back即可。

关于vector的成员函数说两句：

szie以及capacity返回的都是元素的个数，是以元素来计数的，而不是字节。

vector支持在末尾进行pop和push，但不支持在首进行pop和push。

当然，如果一定要在前面插入，vector也是有对应的insert和erase的，只是由于必然引起数据块的移动，所以性能很低。

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二、list

list是一个非连续的顺序结构，每个元素在内存上都不是挨着的。

list是一个双向链表，即每个节点都有两个指针域：

一个指向前驱节点，一个指向后继节点。

list同普通的链表一样，对待插入删除这样的操作可以有很高的效率；

同样，对于随机访问的能力就不尽如人意，效率很差了。

list在存储大的，复杂的数据时有很不错的表现。

list有几个优点：

首先list不使用连续的内存；
其次在插入和删除方面有很好的性能；
最后是可以在两端进行pop和push（vector只能在尾端进行pop和push）。

list也有其自己的缺点：

因为其每个节点有两个指针域，导致占用空间较大；
list不支持[]操作符和at方法。

注：

不是list不能实现[]和at，而是设计者认为list在这方面表现的很不好，随机访问也不应该是list的用武之地，所以不这么实现，但不代表着不能实现。

对于list，清除所有的元素需要依次遍历，效率很低（如果是vector，因为是一整块内存，可以很方便地进行操作）。

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三、deque

deque=double-end-queue，意即双端队列。

可以将deque看成是list和vector的结合。

deque不仅支持随机访问[]以及at（效率接近于vector），而且在插入和删除方面也表现出很不错的性能（尤其是在首位进行插入删除，效率接近于list）。

deque还可以类似list那样在两端进行pop和push。

猜测：

deque可能是下面的存储结构：

每几个元素时连续的一个内存块，而每个内存块之间有指针链接起来。

当随机访问时使用一个分段函数可以相对方便地计算出来地址（当然没有vector那样方便啦，只是比起list来说好很多了）；

当在首位进行插入删除时有接近于list的性能表现。

综上三点，得出以下结论：

1.如果有大量的随机访问，而插入和删除操作较少，应该使用vector；

2.如果有大量的插入和删除，而随机访问较少，应该使用list；

3.如果既有很多的插入和删除，又有很多的随机访问，那么deque是个不错的选择。

另外一点，如果在不知道内存具体需求的时候，一般使用deque要比vector性能好一些。

恩，暂时就这些吧，后续有测试再添加过来吧~

参考来源：

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

2.http://blog.csdn.net/bruceyang2009lzu/article/details/8525451

3.http://www.cnblogs.com/Billy-rao/p/3808259.html

4.http://www.cppblog.com/sailing/articles/161659.html