c++容器list、vector、map、set区别与用法详解

c++容器list、vector、map、set区别

list

  • 封装链表,以链表形式实现,不支持[]运算符。
  • 对随机访问的速度很慢(需要遍历整个链表),插入数据很快(不需要拷贝和移动数据,只需改变指针的指向)。
  • 新添加的元素,list可以任意加入。

vector

  • 封装数组,使用连续内存存储,支持[]运算符。
  • 对随机访问的速度很快,对头插元素速度很慢,尾插元素速度很快
  • 新添加的元素,vector有一套算法。

map

  • 采用平衡检索二叉树:红黑树
  • 存储结构为键值对<key,value>

set

  • 采用平衡检索二叉树:红黑树
  • set中不包含重复的数据

Hash_Map

  • 采用hash算法加快查找过程,但需要更多内存存放hash桶元素,是一种采用空间换取时间的策略。

c++容器list、vector、map、set用法

vector

在内存中分配一块连续的存储空间进行存储,支持不指定vector大小的存储。即将元素置于一个动态数组中加以管理的容器。

vector对象的创建

vector<数据类型> vector容器名称

vector<int> vecInt; //一个存放int的vector容器。

vector<float> vecFloat; //一个存放float的vector容器。

vector<string> vecString; //一个存放string的vector容器。

vector常用操作

vector.size(); //返回容器中元素的个数

vector.empty(); //判断容器是否为空

vector.resize(num); //重新指定容器的长度为num

vector.push_back(1); //在容器尾部加入一个元素

vector.pop_back(); //移除容器中最后一个元素

vector.clear(); //移除容器的所有数据

vector.erase(beg,end); //删除[beg,end)区间的数据,返回下一个数据的位置。

vector.erase(pos); //删除pos位置的数据,返回下一个数据的位置。

vector.insert(pos,elem); //在pos位置插入一个elem元素的拷贝,返回新数据的位置。

vector.insert(pos,n,elem); //在pos位置插入n个elem数据,无返回值。

vector.insert(pos,beg,end); //在pos位置插入[beg,end)区间的数据,无返回值

vector<int>::iterator iter = find(vector.begin(),vector.end(),3);//查找元素3是否存在vector中。若存在返回元素,否则返回vector.end()。find()函数加上头文件**#include<algorithm>**

vector的正向遍历和反向遍历

//正向遍历

for(vector<int>::iterator it=vecInt.begin(); it!=vecInt.end(); ++it)

{

int iItem = *it;

cout << iItem; //或直接使用 cout << *it;

}

//反向遍历

for(vector<int>::reverse_iterator rit=vecInt.rbegin(); rit!=vecInt.rend(); ++rit) //注意,小括号内仍是++rit

{

int iItem = *rit;

cout << iItem; //或直接使用cout << *rit;

}

//直接用vector[i]的方式访问第i个元素

for(int i = 0;i<5;i++)

{

cout << vector[i] << " " ;

}

//for_each进行遍历

for_each(vector.begin(),vector.end(),print);

支持随机访问,即支持[]运算符和vector.at()

vector.at(idx); //返回索引idx所指的数据,如果idx越界,抛出out_of_range异常。

vector[idx]; //返回索引idx所指的数据,越界时,运行直接报错

只能从尾部进行插入和删除,不能从头部进行插入和删除。中间进行插入和删除操作需要把插入位置后妈的元素后移或前移,效率低。

vector的内存管理与效率

当元素需要插入且容器的容量不足时会发生重新分配。

问题这会导致vector的原始内存分配和回收、对象的拷贝和析构和迭代器、指针和引用的失效。

问题产生的原因:vector容器分配的是一块连续的内存空间,每次容器的增长,并不是在原有连续的内存空间后再进行简单的叠加,而是重新申请一块更大的新内存(一般是当前大小的1.5~2倍的新内存区),并把现有容器中的元素逐个复制过去,同时销毁旧的内存。

问题解决方法

提前使用reserve()函数设定容器大小,在vector操作的末尾添加vector<int>().swap(v)来修正过剩的空间或内存。

list

list是一个双向链表容器,可高效地进行插入删除操作

list.push_back(elem); //在容器尾部加入一个元素

list.pop_back(); //删除容器中最后一个元素

list.push_front(elem); //在容器开头插入一个元素

list.pop_front(); //从容器开头移除第一个元素

list常用操作

list的大小size()之类的和插入删除操作以及遍历操作同vector

list.front(); //返回第一个元素。

list.back(); //返回最后一个元素。

list.begin(); //返回容器中第一个元素的迭代器。

list.end(); //返回容器中最后一个元素之后的迭代器。

list.reverse(); //反转链表,

不支持内部的随机访问,即不支持[]操作符和vector.at()

deque

deque在功能上合并vector和list

  • deque是双端数组,vector是单端,所以这两个容器在操作上很多地方是一样的。添加删除操作和list一样,其他操作同上。
  • 支持内部的随机访问,即不支持[]操作符和vector.at()
  • 可在内部方便的进行插入和删除操作,两端都可进行push和pop

stack

stack堆栈容器,是一种“先进后出”的容器

stack.push(elem); //往栈头添加元素

stack.pop(); //从栈头移除第一个元素

stack.top(); //返回最后一个压入栈元素,即返回栈顶元素

queue

queue队列容器,是一种“先进先出”的容器

stack.push(elem); //往队尾添加元素

stack.pop(); //从队头移除第一个元素

其他操作同deque容器。

priority_queue

  • priority_queue优先级队列,背后是堆的思想。
  • 用来开发一些特殊的应用,可以对STL类库进行扩展

priority_queue<int, deque<int>> pq;

priority_queue<int, vector<int>> pq;

最大值优先级队列、最小值优先级队列

priority_queue<int> p1; //默认是 最大值优先级队列 大顶堆,队头元素最大

//priority_queue<int, vector<int>, less<int> > p1; //相当于这样写

priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> p2; //最小值优先级队列

set和multiset容器

这两个容器属于关联式容器(元素的值与某个特定的键相关联),对应同一个头文件#include<set>

  • set是一个集合容器,其中所包含的元素是唯一的,集合中的元素按一定顺序排列,元素插入过程是按排序规则插入,所有不能指定插入位置。
  • set采用红黑树变体的数据结构实现,红黑树属于平衡二叉树,在插入和删除操作上比vector快。

原因set容器本质是二叉树,不需要做内存拷贝和移动。set容器内所有元素都是以节点的方式来存储,其节点的结构和链表类似,如图所示。在插入时只需把节点的指针指向新的节点即可,删除类似把指向删除节点的指针指向其他节点即可。

set容器中每次insert后,以前保存的iterator不会失效。因为iterator相当于指向节点的指针,内存不变,指向内存的指针就不会变。

set不支持内部的随机访问,即不支持[]操作符和vector.at()。但是set中查找使用二分查找,即使数据元素增多,插入和搜索的速度也不会变即log2。

multiset与set的区别:set支持唯一键值,每个元素值只能出现一次;而multiset中同一值可以出现多次。

不可以直接修改set或multiset容器中的元素值,因为该类容器是自动排序的。如果希望修改一个元素值,必须先删除原有的元素,再插入新的元素。

基本操作

set<int,less<int> > setIntA; //该容器是按升序方式排列元素。

set<int,greater<int>> setIntB; //该容器是按降序方式排列元素。

set<int> 相当于 set<int,less<int>>。

pair的使用

pair译为对组,可以将两个值视为一个单元。

pair<T1,T2>存放的两个值的类型,可以不一样,如T1为int,T2为float。T1,T2也可以是自定义类型。

以下操作返回一个pair

set.find(elem); //查找elem元素,返回指向elem元素的迭代器。

set.count(elem); //返回容器中值为elem的元素个数。对set来说,要么是0,要么是1。对multiset来说,值可能大于1。

set.lower_bound(elem); //返回第一个>=elem元素的迭代器。

set.upper_bound(elem); // 返回第一个>elem元素的迭代器。

set.equal_range(elem); //返回容器中与elem相等的上下限的两个迭代器。上限是闭区间,下限是开区间,如[beg,end)。

map和multimap容器

这两个容器属于关联式容器,对应同一个头文件#include<map>,查找的时间复杂度为logn

  • map是一个键值对序列,即(key,value)对,其中key是唯一的,集合中的元素按一定顺序排列,元素插入过程是按排序规则插入,所有不能指定插入位置。
  • map采用红黑树变体平衡二叉树的数据结构实现,在插入和删除操作上比vector快。
  • map可以直接存取key所对应的value,支持[]操作符,如map[key]=value。
  • multimap与map的区别:map支持唯一键值,每个键只能出现一次;而multimap中相同键可以出现多次。multimap不支持[]操作符。

基本操作

插入元素四种方式,前三种返回值为pair<iterator,bool>。其他操作同set容器。

一、通过pair的方式插入对象

mapStu.insert( pair<int,string>(3,"小张") );

二、通过pair的方式插入对象

mapStu.inset(make_pair(-1, “校长-1”));

三、通过value_type的方式插入对象

mapStu.insert( map<int,string>::value_type(1,"小李") );

四、通过数组的方式插入值

mapStu[3] = “小刘";

map.begin(); //返回容器中第一个数据的迭代器。

map.end(); //返回容器中最后一个数据之后的迭代器。

迭代器遍历

//前向遍历和反向遍历同上

for (map<int,string>::iterator it=mapA.begin(); it!=mapA.end(); ++it)

{

cout <<it->first << " " << it->second << endl;

}

//数组方式遍历

for(int i = 1;i<=mapStu.size();++i)

{

cout << i << " " << mapStu[i] << endl;

}

map的排序

map<T1,T2,less<T1> > mapA; //该容器是按键的升序方式排列元素。未指定函数对象,默认采用less<T1>函数对象。

map<T1,T2,greater<T1>> mapB; //该容器是按键的降序方式排列元素。

总结

deque的使用场景:比如排队购票系统,对排队者的存储可以采用deque,支持头端的快速移除,尾端的快速添加。如果采用vector,则头端移除时,会移动大量的数据,速度慢。

vector与deque的比较:

vector.at()比deque.at()效率高,比如vector.at(0)是固定的,deque的开始位置却是不固定的。

如果有大量释放操作的话,vector花的时间更少,这跟二者的内部实现有关。

deque支持头部的快速插入与快速移除,这是deque的优点。

list的使用场景:比如公交车乘客的存储,随时可能有乘客下车,支持频繁的不确实位置元素的移除插入。

set的使用场景:比如对手机游戏的个人得分记录的存储,存储要求从高分到低分的顺序排列。

map的使用场景:比如按ID号存储十万个用户,想要快速要通过ID查找对应的用户。二叉树的查找效率,这时就体现出来了。如果是vector容器,最坏的情况下可能要遍历完整个容器才能找到该用户。

参考

《传智播客c++基础和进阶课堂讲义》

《后台开发 核心技术与应用实践》---第三章

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以上是 c++容器list、vector、map、set区别与用法详解 的全部内容, 来源链接: utcz.com/p/245223.html

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