泛型编程与STL学习笔记之容器

泛型编程与STL学习笔记之容器

C++ STL定义两种大小可变的 containers : Sequence Container和Associative Container。

1,Sequence 是Forward Container的一个强化(Refinement),是一种最明显的大小可变的container。就像所有的containers一样,Sequence 以严格线性序列的range来呈现其元素。此外,你不但可以取用任何元素,也可以在range的任意一个地点新增或删除元素。也就是说,Sequence不会以某种规定来排列元素,它让你依照你所希望的顺序进行排列。

STL 包含三种 Sequence Class:vector,list和deque,其中主要差异在于他们所提供的iterator种类,Iterator的无效语义(意指什么样地操作行为会造成先前取得的Iterator无效)。

很多程序并不需要在Sequence的任意位置安插或者删除元素,只可能会在最开头或者最尾端安插或者删除元素,安插于开头或者结尾是个很重要的特例。

Front Insert Sequence具有三个特别的member functions:(1)front,返回container中的第一个元素;(2)push_front,在开头安插新元素;(3)pop_front,删除第一个元素。

Back Insert Sequence具有三个对应的member functions:back,push_back和pop_back;

Associative Containers

2,Associative Container 是一种可变大小的container,可以高效率的获取以key为基础的元素。Associative Container的每个元素都有一个相关联的key。只要给定一个key,Associative Container便有办法快速找寻具有该key之元素。

Associative Container的基本操作行为是查询(lookup),安插(insert)和消除(erasure)。你也可以在Sequence中执行这些行为,差别在于:(1),Associative Container提供明白支持这些行为的member function;(2)那些操作行为都具有良好的效率,平均是O(logN)。


下面对C++ STL常用容器做一下总结:

STL的容器可以分为以下几个大类:一:序列容器, 有vector, list, deque, string.

二 : 关联容器,     有set, multiset, map, mulmap

               hash_set,hash_map, hash_multiset, hash_multimap

三: 其他的杂项: stack, queue, valarray, bitset

 

STL各个容器的实现:

 

(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按照键进行排序存储, 值必须可以进行比较, 可以理解为set就是键和值相等的map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)。hash_set将key进行hash, 然后将key放在hash值对应的桶中, 原理可以这样理解, hash_set就是key, value相等的hash_map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度(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。

#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>

using namespace std;

int main(int argc,char *argv[])
{
	int A[]={1,3,5,7,9};
	vector<int> V1;
	vector<int> V2(A,A+sizeof(A)/sizeof(int));
	vector<int> V3(5);

	V1.push_back(11);
	V2.push_back(11);
	V3.push_back(11);

	cout<<"V1 size: "<<V1.size()<<endl;
	cout<<"V2 size: "<<V2.size()<<endl;
	cout<<"V3 size: "<<V3.size()<<endl;

    copy(V1.begin(),V1.end(),ostream_iterator<int>(cout," "));
	cout<<endl;
	copy(V2.begin(),V2.end(),ostream_iterator<int>(cout," "));
	cout<<endl;
	copy(V3.begin(),V3.end(),ostream_iterator<int>(cout," "));
    cout<<endl;

	return 0;
}


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