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c++容器list、vector、map、set區(qū)別與用法詳解

 更新時間:2020年05月25日 16:14:30   作者:潘雪雯  
這篇文章主要介紹了c++容器list、vector、map、set區(qū)別與用法詳解,文中通過示例代碼介紹的非常詳細,對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧

c++容器list、vector、map、set區(qū)別

list

  • 封裝鏈表,以鏈表形式實現(xiàn),不支持[]運算符。
  • 對隨機訪問的速度很慢(需要遍歷整個鏈表),插入數(shù)據(jù)很快(不需要拷貝和移動數(shù)據(jù),只需改變指針的指向)。
  • 新添加的元素,list可以任意加入。

vector

  • 封裝數(shù)組,使用連續(xù)內存存儲,支持[]運算符。
  • 對隨機訪問的速度很快,對頭插元素速度很慢,尾插元素速度很快
  • 新添加的元素,vector有一套算法。

map

  • 采用平衡檢索二叉樹:紅黑樹
  • 存儲結構為鍵值對<key,value>

set

  • 采用平衡檢索二叉樹:紅黑樹
  • set中不包含重復的數(shù)據(jù)

Hash_Map

  • 采用hash算法加快查找過程,但需要更多內存存放hash桶元素,是一種采用空間換取時間的策略。

c++容器list、vector、map、set用法

vector

在內存中分配一塊連續(xù)的存儲空間進行存儲,支持不指定vector大小的存儲。即將元素置于一個動態(tài)數(shù)組中加以管理的容器。

vector對象的創(chuàng)建

vector<數(shù)據(jù)類型> vector容器名稱
vector<int> vecInt;     //一個存放int的vector容器。
vector<float> vecFloat;     //一個存放float的vector容器。
vector<string> vecString;    //一個存放string的vector容器。

vector常用操作

vector.size();        //返回容器中元素的個數(shù)
vector.empty();   //判斷容器是否為空
vector.resize(num);   //重新指定容器的長度為num
vector.push_back(1);  //在容器尾部加入一個元素
vector.pop_back();    //移除容器中最后一個元素
vector.clear(); //移除容器的所有數(shù)據(jù)
vector.erase(beg,end); //刪除[beg,end)區(qū)間的數(shù)據(jù),返回下一個數(shù)據(jù)的位置。
vector.erase(pos);  //刪除pos位置的數(shù)據(jù),返回下一個數(shù)據(jù)的位置。
vector.insert(pos,elem);  //在pos位置插入一個elem元素的拷貝,返回新數(shù)據(jù)的位置。
vector.insert(pos,n,elem);  //在pos位置插入n個elem數(shù)據(jù),無返回值。
vector.insert(pos,beg,end);  //在pos位置插入[beg,end)區(qū)間的數(shù)據(jù),無返回值 
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,否則返回vector.end()。find()函數(shù)加上頭文件**#include<algorithm>**

vector的正向遍歷和反向遍歷

//正向遍歷
for(vector<int>::iterator it=vecInt.begin(); it!=vecInt.end(); ++it)
{
   int iItem = *it; 
   cout << iItem;  //或直接使用 cout << *it;
}
//反向遍歷
for(vector<int>::reverse_iterator rit=vecInt.rbegin(); rit!=vecInt.rend(); ++rit)  //注意,小括號內仍是++rit
{
    int iItem = *rit;
        cout << iItem; //或直接使用cout << *rit;
}
//直接用vector[i]的方式訪問第i個元素
for(int i = 0;i<5;i++)
{
 cout << vector[i] << " " ;
}
//for_each進行遍歷
for_each(vector.begin(),vector.end(),print);

支持隨機訪問,即支持[]運算符和vector.at()

vector.at(idx);   //返回索引idx所指的數(shù)據(jù),如果idx越界,拋出out_of_range異常。
vector[idx];  //返回索引idx所指的數(shù)據(jù),越界時,運行直接報錯

只能從尾部進行插入和刪除,不能從頭部進行插入和刪除。中間進行插入和刪除操作需要把插入位置后媽的元素后移或前移,效率低。

vector的內存管理與效率
當元素需要插入且容器的容量不足時會發(fā)生重新分配。
問題這會導致vector的原始內存分配和回收、對象的拷貝和析構和迭代器、指針和引用的失效。
問題產生的原因:vector容器分配的是一塊連續(xù)的內存空間,每次容器的增長,并不是在原有連續(xù)的內存空間后再進行簡單的疊加,而是重新申請一塊更大的新內存(一般是當前大小的1.5~2倍的新內存區(qū)),并把現(xiàn)有容器中的元素逐個復制過去,同時銷毀舊的內存。

問題解決方法

提前使用reserve()函數(shù)設定容器大小,在vector操作的末尾添加vector<int>().swap(v)來修正過剩的空間或內存。

list

list是一個雙向鏈表容器,可高效地進行插入刪除操作

list.push_back(elem);   //在容器尾部加入一個元素
list.pop_back();         //刪除容器中最后一個元素
list.push_front(elem);     //在容器開頭插入一個元素
list.pop_front();         //從容器開頭移除第一個元素

list常用操作

list的大小size()之類的和插入刪除操作以及遍歷操作同vector

list.front();            //返回第一個元素。
list.back();            //返回最后一個元素。
list.begin();           //返回容器中第一個元素的迭代器。
list.end();            //返回容器中最后一個元素之后的迭代器。
list.reverse();         //反轉鏈表,

不支持內部的隨機訪問,即不支持[]操作符和vector.at()

deque

deque在功能上合并vector和list

  • deque是雙端數(shù)組,vector是單端,所以這兩個容器在操作上很多地方是一樣的。添加刪除操作和list一樣,其他操作同上。
  • 支持內部的隨機訪問,即不支持[]操作符和vector.at()
  • 可在內部方便的進行插入和刪除操作,兩端都可進行push和pop

stack

stack堆棧容器,是一種“先進后出”的容器

stack.push(elem);  //往棧頭添加元素
stack.pop();       //從棧頭移除第一個元素
stack.top();      //返回最后一個壓入棧元素,即返回棧頂元素

queue

queue隊列容器,是一種“先進先出”的容器

stack.push(elem);  //往隊尾添加元素
stack.pop();       //從隊頭移除第一個元素

其他操作同deque容器。

priority_queue

  • priority_queue優(yōu)先級隊列,背后是堆的思想。
  • 用來開發(fā)一些特殊的應用,可以對STL類庫進行擴展
priority_queue<int, deque<int>>   pq;
priority_queue<int, vector<int>>  pq;

最大值優(yōu)先級隊列、最小值優(yōu)先級隊列

priority_queue<int> p1; //默認是 最大值優(yōu)先級隊列 大頂堆,隊頭元素最大
//priority_queue<int, vector<int>, less<int> > p1; //相當于這樣寫
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> p2; //最小值優(yōu)先級隊列

set和multiset容器

這兩個容器屬于關聯(lián)式容器(元素的值與某個特定的鍵相關聯(lián)),對應同一個頭文件#include<set>

  • set是一個集合容器,其中所包含的元素是唯一的,集合中的元素按一定順序排列,元素插入過程是按排序規(guī)則插入,所有不能指定插入位置。
  • set采用紅黑樹變體的數(shù)據(jù)結構實現(xiàn),紅黑樹屬于平衡二叉樹,在插入和刪除操作上比vector快。

原因set容器本質是二叉樹,不需要做內存拷貝和移動。set容器內所有元素都是以節(jié)點的方式來存儲,其節(jié)點的結構和鏈表類似,如圖所示。在插入時只需把節(jié)點的指針指向新的節(jié)點即可,刪除類似把指向刪除節(jié)點的指針指向其他節(jié)點即可。

set容器中每次insert后,以前保存的iterator不會失效。因為iterator相當于指向節(jié)點的指針,內存不變,指向內存的指針就不會變。

set不支持內部的隨機訪問,即不支持[]操作符和vector.at()。但是set中查找使用二分查找,即使數(shù)據(jù)元素增多,插入和搜索的速度也不會變即log2。

multiset與set的區(qū)別:set支持唯一鍵值,每個元素值只能出現(xiàn)一次;而multiset中同一值可以出現(xiàn)多次。
不可以直接修改set或multiset容器中的元素值,因為該類容器是自動排序的。如果希望修改一個元素值,必須先刪除原有的元素,再插入新的元素。

基本操作

set<int,less<int> > setIntA; //該容器是按升序方式排列元素。
set<int,greater<int>> setIntB;  //該容器是按降序方式排列元素。
set<int> 相當于 set<int,less<int>>。

pair的使用

pair譯為對組,可以將兩個值視為一個單元。
pair<T1,T2>存放的兩個值的類型,可以不一樣,如T1為int,T2為float。T1,T2也可以是自定義類型。

以下操作返回一個pair

set.find(elem);   //查找elem元素,返回指向elem元素的迭代器。
set.count(elem);    //返回容器中值為elem的元素個數(shù)。對set來說,要么是0,要么是1。對multiset來說,值可能大于1。
set.lower_bound(elem);   //返回第一個>=elem元素的迭代器。
set.upper_bound(elem);   // 返回第一個>elem元素的迭代器。
set.equal_range(elem);   //返回容器中與elem相等的上下限的兩個迭代器。上限是閉區(qū)間,下限是開區(qū)間,如[beg,end)。

map和multimap容器

這兩個容器屬于關聯(lián)式容器,對應同一個頭文件#include<map>,查找的時間復雜度為logn

  • map是一個鍵值對序列,即(key,value)對,其中key是唯一的,集合中的元素按一定順序排列,元素插入過程是按排序規(guī)則插入,所有不能指定插入位置。
  • map采用紅黑樹變體平衡二叉樹的數(shù)據(jù)結構實現(xiàn),在插入和刪除操作上比vector快。
  • map可以直接存取key所對應的value,支持[]操作符,如map[key]=value。
  • multimap與map的區(qū)別:map支持唯一鍵值,每個鍵只能出現(xiàn)一次;而multimap中相同鍵可以出現(xiàn)多次。multimap不支持[]操作符。

基本操作

插入元素四種方式,前三種返回值為pair<iterator,bool>。其他操作同set容器。

一、通過pair的方式插入對象
mapStu.insert( pair<int,string>(3,"小張") );
二、通過pair的方式插入對象
mapStu.inset(make_pair(-1, “校長-1”));
三、通過value_type的方式插入對象
mapStu.insert( map<int,string>::value_type(1,"小李") );
四、通過數(shù)組的方式插入值
mapStu[3] = “小劉";
map.begin(); //返回容器中第一個數(shù)據(jù)的迭代器。
map.end(); //返回容器中最后一個數(shù)據(jù)之后的迭代器。

迭代器遍歷

//前向遍歷和反向遍歷同上
for (map<int,string>::iterator it=mapA.begin(); it!=mapA.end(); ++it)
{
  cout <<it->first << " " << it->second << endl;
}
//數(shù)組方式遍歷
for(int i = 1;i<=mapStu.size();++i)
{
   cout << i << " " << mapStu[i] << endl;
}

map的排序

map<T1,T2,less<T1> > mapA; //該容器是按鍵的升序方式排列元素。未指定函數(shù)對象,默認采用less<T1>函數(shù)對象。
map<T1,T2,greater<T1>> mapB;  //該容器是按鍵的降序方式排列元素。

總結


deque的使用場景:比如排隊購票系統(tǒng),對排隊者的存儲可以采用deque,支持頭端的快速移除,尾端的快速添加。如果采用vector,則頭端移除時,會移動大量的數(shù)據(jù),速度慢。

vector與deque的比較:

vector.at()比deque.at()效率高,比如vector.at(0)是固定的,deque的開始位置卻是不固定的。
如果有大量釋放操作的話,vector花的時間更少,這跟二者的內部實現(xiàn)有關。
deque支持頭部的快速插入與快速移除,這是deque的優(yōu)點。
list的使用場景:比如公交車乘客的存儲,隨時可能有乘客下車,支持頻繁的不確實位置元素的移除插入。
set的使用場景:比如對手機游戲的個人得分記錄的存儲,存儲要求從高分到低分的順序排列。
map的使用場景:比如按ID號存儲十萬個用戶,想要快速要通過ID查找對應的用戶。二叉樹的查找效率,這時就體現(xiàn)出來了。如果是vector容器,最壞的情況下可能要遍歷完整個容器才能找到該用戶。

參考
《傳智播客c++基礎和進階課堂講義》
《后臺開發(fā) 核心技術與應用實踐》---第三章

到此這篇關于c++容器list、vector、map、set區(qū)別與用法詳解的文章就介紹到這了,更多相關c++ list、vector、map、set內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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