C++容器概述

 C++容器概述

容器用来存储数据的，数据可以是用户自定义类型（对象），也可以是预定义类型。

C++中的容器是在标准库std中实现的几种数据结构，主要是队列和栈。在学习容器之前，先简单理一理数据结构基础知识。

一、介绍

数据元素之间的相互联系方式称为数据的逻辑结构，也称数据结构。

按照数据的逻辑结构来分，有两种形式：线性结构和非线性结构。线性结构是指除第一个和最后一个数据元素外，每个数据元素有且只有一个前驱元素和一个后继元素，而非线性数据结构则会有零个或多个前驱元素和零个或多个后继元素。

数据元素在计算机中的存储表示方式称为数据的存储结构，也称物理结构。

按照数据的存储结构来分，有两种类型：顺序存储结构和链式存储结构。顺序存储结构是把数据元素存储在一块连续地址空间的内存中，其特点是逻辑上相邻的数据元素在物理上（即内存存储位置上）也相邻，数据间的逻辑关系表现在数据元素的存储位置关系上。链式存储结构的关键是使用节点，节点是由数据元素域与指针域组合的一个整体，指针将相互关联的节点衔接起来。其特点是逻辑上相邻的元素在物理上不一定相邻，数据间的逻辑关系表现在节点的衔接关系上。

C++中有两种类型的容器：顺序容器和关联容器。顺序容器主要有vector、list、deque等。其中vector表示一段连续的内存，基于数组实现，list表示非连续的内存，基于链表实现，deque与vector类似，但是对首元素提供插入和删除的双向支持。关联容器主要有map和set。map是key-value形式，set是单值。map和set只能存放唯一的key，multimap和multiset可以存放多个相同的key。

容器类自动申请和释放内存，因此无需new和delete操作。

以下是C++标准库中实现的数据结构。

(1) vector
内部数据结构：数组。
随机访问每个元素，所需要的时间为常量。
在末尾增加或删除元素所需时间与元素数目无关，在中间或开头增加或删除元素所需时间随元素数目呈线性变化。
可动态增加或减少元素，内存管理自动完成，但程序员可以使用reserve()成员函数来管理内存。
vector的迭代器在内存重新分配时将失效（它所指向的元素在该操作的前后不再相同）。当把超过capacity()-size()个元素插入vector中时，内存会重新分配，所有的迭代器都将失效；否则，指向当前元素以后的任何元素的迭代器都将失效。当删除元素时，指向被删除元素以后的任何元素的迭代器都将失效。

(2)deque
内部数据结构：数组。
随机访问每个元素，所需要的时间为常量。在开头和末尾增加元素所需时间与元素数目无关，在中间增加或删除元素所需时间随元素数目呈线性变化。可动态增加或减少元素，内存管理自动完成，不提供用于内存管理的成员函数。增加任何元素都将使deque的迭代器失效。在deque的中间删除元素将使迭代器失效。在deque的头或尾删除元素时，只有指向该元素的迭代器失效。

(3)list
内部数据结构：双向环状链表。
不能随机访问一个元素。可双向遍历，在开头、末尾和中间任何地方增加或删除元素所需时间都为常量。

可动态增加或减少元素，内存管理自动完成。增加任何元素都不会使迭代器失效。删除元素时，除了指向当前被删除元素的迭代器外，其它迭代器都不会失效。

(4)slist
内部数据结构：单向链表。

不可双向遍历，只能从前到后地遍历。其它的特性同list相似。

(5)stack
适配器，它可以将任意类型的序列容器转换为一个堆栈，一般使用deque作为支持的序列容器。元素只能后进先出（LIFO）。不能遍历整个stack。

(6)queue
适配器，它可以将任意类型的序列容器转换为一个队列，一般使用deque作为支持的序列容器。元素只能先进先出（FIFO）。不能遍历整个queue。

(7)priority_queue
适配器，它可以将任意类型的序列容器转换为一个优先级队列，一般使用vector作为底层存储方式。只能访问第一个元素，不能遍历整个priority_queue。第一个元素始终是优先级最高的一个元素。

(8)set
键和值相等。键唯一。元素默认按升序排列。
如果迭代器所指向的元素被删除，则该迭代器失效。其它任何增加、删除元素的操作都不会使迭代器失效。

(9)multiset
键可以不唯一。其它特点与set相同。

(10)hash_set
与set相比较，它里面的元素不一定是经过排序的，而是按照所用的hash函数分派的，它能提供更快的搜索速度（当然跟hash函数有关）。其它特点与set相同。

(11)hash_multiset
键可以不唯一。其它特点与hash_set相同。

(12)map
键唯一。元素默认按键的升序排列。如果迭代器所指向的元素被删除，则该迭代器失效。其它任何增加、删除元素的操作都不会使迭代器失效。

(13)multimap
键可以不唯一。其它特点与map相同。

(14)hash_map
与map相比较，它里面的元素不一定是按键值排序的，而是按照所用的hash函数分派的，它能提供更快的搜索速（当然也跟hash函数有关）。其它特点与map相同。

(15)hash_multimap
键可以不唯一。其它特点与hash_map相同。