順序容器

STL中常見的順序容器有:vector读存、dequelist酸茴、forward_listarray與string兢交。

概述

string薪捍、vector

stringvector將元素保存在連續(xù)的內(nèi)存空間中,支持隨機(jī)存取配喳。由于元素是連續(xù)存儲的酪穿,在這兩種容器中間插入和刪除元素,需要修改該位置之后所有元素的位置晴裹,效率較低被济。

list、forward_list

listforward_list分別對應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的雙向鏈表和單向鏈表涧团。兩個容器將元素的設(shè)計目的是讓容器在任何位置的插入和刪除效率提高只磷,但其代價是容器不支持隨機(jī)存取,查找效率較低泌绣。

deque

deque是一種更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)钮追。與stringvector類似,支持快速隨機(jī)訪問赞别,并且在其兩端添加和刪除元素的效率都很高畏陕。但是,由于deque中元素也是連續(xù)存儲仿滔,在其中間插入和刪除元素的效率也較低惠毁。

array

array是一種更安全的數(shù)組,與內(nèi)置數(shù)組類似崎页,不支持動態(tài)內(nèi)存分配鞠绰,支持元素隨機(jī)訪問。

常見用法總結(jié)

容器中常見用法如下所示飒焦。值一提的是蜈膨,并不是每個順序容器都支持以下所有操作,需要結(jié)合容器的特點牺荠,使用以下操作翁巍。

  • begin/cbegin/rbegin
    begin指向容器中的第一個元素,cbeginbeginconst版本休雌,不能修改容器中的數(shù)據(jù)灶壶;rbeginbeginreverse版本,用于反向遍歷容器杈曲,指向容器中最后一個元素驰凛。

  • end/cend/rend
    end指向最后一個元素的后一個位置胸懈,cendendconst版本,與cbegin對應(yīng)恰响;rendendreverse版本趣钱,指向容器中第一個元素的前一位置。

  • iterator/迭代器范圍
    iterator是容器的迭代器類型胚宦,迭代器范圍是一個左閉合區(qū)間首有,遍歷元素的范圍是 [begin,end) 枢劝。

  • empty/size/capacity
    empty用于確認(rèn)容器是否為空绞灼,容器為空返回真值。size返回容器的size_t類型的大小呈野,capacity返回在不分配新的內(nèi)存空間的情況下,當(dāng)前內(nèi)存空間最多可容下元素的數(shù)量印叁。除forward_list外被冒,其他容器都支持size,capacity只有采用內(nèi)存池方式管理內(nèi)存的vectorstring才支持轮蜕。

  • push_front/pop_front
    push_front/pop_front用于在容器的頭部壓入和彈出元素昨悼,只有listforward_list跃洛、deque支持率触。

  • push_back/pop_back
    push_front/pop_front用于在容器的尾部壓入和彈出元素。大部分順序容器都支持此功能汇竭。但葱蝗,arrayforward_list不支持。

  • insert /emplace
    insert用于插入元素细燎,emplace是新標(biāo)準(zhǔn)中引入的两曼,使用時傳入的參數(shù)對應(yīng)元素的構(gòu)造函數(shù),與insert先構(gòu)造對象再拷貝到容器不同玻驻,emplace直接在容器內(nèi)存空間構(gòu)造元素悼凑。

  • erase/clear
    刪除某一元素,刪除后erase返回指向下一個元素的迭代器璧瞬。使用時户辫,應(yīng)著力避免使用失效的迭代器;clear用于刪除容器中的所有元素嗤锉。

  • swap/assign
    swap操作交換兩個相同類型容器的內(nèi)容渔欢。除array外,swap不對任何元素進(jìn)行拷貝档冬、刪除或者插入操作膘茎,因此可以保證在常數(shù)時間內(nèi)完成桃纯。assign允許使用一個與當(dāng)前容器不同但相容的類型元素,為當(dāng)前容器賦值披坏。例如可以使用vector中一段char*list中的string賦值态坦。

  • resize/reserve
    resize用于增大或縮小容器的范圍。當(dāng)resize用于減少size時棒拂,只能改變?nèi)萜髦性氐臄?shù)目伞梯,不能減少已經(jīng)申請的內(nèi)容空間,這是容器內(nèi)存分配策略所定義的帚屉。reserve允許我們告知容器谜诫,應(yīng)該準(zhǔn)備多大的內(nèi)存空間。采用動態(tài)內(nèi)存管理策略的容器都支持resize攻旦,reserve只有采用內(nèi)存池方式管理內(nèi)存的vectorstring才支持喻旷。

容器特殊用法分析

  • vector
    1) 由于vector的內(nèi)存管理方式經(jīng)過精心地設(shè)計,能夠盡可能避免內(nèi)存碎片牢屋,所以在沒有更好的理由選擇其他容器時且预,vector是最好的選擇。
    2)shrink_to_fit函數(shù)只適用于vector烙无、string锋谐、deque。其功能是將capacity減少為與size相同的大小截酷。

  • forward_list
    1)forward_list的設(shè)計目標(biāo)是達(dá)到最好的首先單向鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相當(dāng)?shù)男阅茕剔郑虼耍瑳]有size功能迂苛,但支持max_sizeempty三热。
    2)由于forward_list是單向鏈表,只支持單向遍歷三幻,故其迭代器不支持自減操作康铭。
    3)forward_list支持在頭部的插入和刪除,不支持push_back/pop_back赌髓。

  • array
    1)array是對內(nèi)置數(shù)組的優(yōu)化从藤,由于大小是array類型的一部分,array不支持普通的容器構(gòu)造函數(shù)

array<int, 10> test1;//正確锁蠕,test1中含有10個元素夷野,全都初始化為0
array<int> test2 = { 1, 2, 3 };//錯誤
array<int, 10> test3 = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };//正確,后四個數(shù)字初始化為0
test1 = test3;//正確
array<int, 8> test4;
test4 = test1;//錯誤,數(shù)組間賦值荣倾,需要保證元素類型和容器大小都相等

2)array不支持動態(tài)內(nèi)存分配悯搔,所有與動態(tài)內(nèi)存相關(guān)的操作都不支持。

  • string
    1)compare函數(shù)類似于strcmp函數(shù)舌仍。
    2)append函數(shù)類似于strcat函數(shù)妒貌。
    3)substrstrncpy的升級版通危,返回指定的子串。

適配器

除順序容器外灌曙,標(biāo)準(zhǔn)庫還定義了三種順序容器適配器:stack菊碟、queuepriority_queue在刺。適配器通用操作如下:

  • empty 判空
  • swap 與同類適配器交換空間
  • emplace 由參數(shù)直接構(gòu)造元素后插入適配器中

以下為三類適配器的特點分析:

stack

stack(棧)的使用方式是LIFO(Last in, First out)即后入先出逆害。默認(rèn)情況下,stack是基于deque實現(xiàn)的蚣驼,我們通過在創(chuàng)建一個適配器時魄幕,選擇一個合適的順序容器作為第二個類型參數(shù),來制定stack的實現(xiàn)方式颖杏。stack所支持的主要操作包括 :

  • push 壓棧操作
  • pop 彈棧操作
  • top 返回棧頂元素

queue

queue(隊列)的使用方式為FIFO(First in, First out)即先入先出纯陨。默認(rèn)情況下,queue也是基于deque實現(xiàn)的留储,同樣可以采用stack部分提到的方式來制定queue的實現(xiàn)队丝。queue所支持的主要操作為:

  • push 添加元素到隊尾
  • pop 彈出隊首元素
  • back 返回隊尾元素
  • front 返回隊首元素

priority_queue

priority_queue允許我們?yōu)殛犃薪?yōu)先級,即優(yōu)先隊列中的元素會按照某種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行排序欲鹏。默認(rèn)情況下,priority_queue是基于vector實現(xiàn)的臭墨,其優(yōu)先級是使用"<"運算符來確定赔嚎。

  • push 添加元素
  • pop 彈出元素
  • top 返回頂部元素
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