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STL常用容器對比

    STL的常用容器大致有以下8個:

1.vector

    vector是一種動態陣列,在記憶體中具有連續的儲存空間,支援快速隨機訪問。由於具有連續的儲存空間,所以在插入和刪除操作方面,效率比較慢。vector有多個建構函式,預設的建構函式是構造一個初始長度為0的記憶體空間,且分配的記憶體空間是以2的倍數動態增長的,在push_back的過程中,若發現分配的記憶體空間不足,則重新分配一段連續的記憶體空間,其大小是現在連續空間的2倍,再將原先空間中的元素複製到新的空間中,效能消耗比較大,尤其是當元素是非內部資料時。vector的另一個常見的問題就是clear操作。clear函式只是把vector的size清為零,但vector中的元素在記憶體中並沒有消除,所以在使用vector的過程中會發現記憶體消耗會越來越多,導致記憶體洩露,現在經常用的方法是swap函式來進行解決:利用swap函式,和臨時物件交換,交換以後,臨時物件消失,釋放記憶體。

    如果你需要高效的隨即存取,而不在乎插入和刪除的效率,使用vector。

2.list

    list是一個雙向連結串列,因此它的記憶體空間是可以不連續的,通過指標來進行資料的訪問,這使list的隨機儲存變得非常低效,因此list沒有提供[]操作符的過載。但list可以很好地支援任意地方的插入和刪除,只需移動相應的指標即可。

    如果你需要大量的插入和刪除,而不關心隨即存取,則應使用list。

3.deque

    deque和vector類似,支援快速隨機訪問。二者最大的區別在於,vector只能在末端插入資料,而deque支援雙端插入資料。deque的記憶體空間分佈是小片的連續,小片間用連結串列相連,實際上內部有一個map的指標。deque空間的重新分配要比vector快,重新分配空間後,原有的元素是不需要拷貝的,可以認為deque是vector和list的折中。

    如果你需要隨即存取,而且關心兩端資料的插入和刪除,則應使用deque。

4.map

    map是一種關聯容器,該容器用唯一的關鍵字來對映相應的值,即具有key-value功能。map內部自建一棵紅黑樹(一種自平衡二叉樹),這棵樹具有資料自動排序的功能,所以在map內部所有的資料都是有序的,以二叉樹的形式進行組織。map的插入和刪除效率比其他序列的容器高,因為對關聯容器來說,不需要做記憶體的拷貝和移動,只是指標的移動。由於map的每個資料對應紅黑樹上的一個節點,這個節點在不儲存你的資料時,是佔用16個位元組的,一個父節點指標,左右孩子指標,還有一個列舉值(標示紅黑色),所以map的其中的一個缺點就是比較佔用記憶體空間。

    預設情況下內部資料進行升序排列。

    multimap是map的單key對多value的容器。

5.hash_map

    hash_map使用hash表來排列配對,hash表是使用關鍵字來計算表位置。當這個表的大小合適,並且計算演算法合適的情況下,hash表的演算法複雜度為O(1)的,但是這是理想的情況下的,如果hash表的關鍵字計算與表位置存在衝突,那麼最壞的複雜度為O(n)。

    選用map還是hash_map,關鍵是看關鍵字查詢操作次數,以及你所需要保證的是查詢總體時間還是單個查詢的時間。如果是要很多次操作,要求其整體效率,那麼使用hash_map,平均處理時間短。如果是少數次的操作,使用 hash_map可能造成不確定的O(N),那麼使用平均處理時間相對較慢、單次處理時間恆定的map,便更好些。

    預設情況下內部資料不排序。

6.set

    set也是一種關聯性容器,它同map一樣,底層使用紅黑樹實現,插入刪除操作時僅僅移動指標即可,不涉及記憶體的移動和拷貝,所以效率比較高。set中的元素都是唯一的,而且預設情況下會對元素進行升序排列。所以在set中,不能直接改變元素值,因為那樣會打亂原本正確的順序,要改變元素值必須先刪除舊元素,再插入新元素。不提供直接存取元素的任何操作函式,只能通過迭代器進行間接存取。

    multiset類似於數學裡面的集合,集合中可以包含重複的元素。

7.queue

    queue是一個佇列,實現先進先出功能,queue不是標準的STL容器,卻以標準的STL容器為基礎。queue是在deque的基礎上封裝的。之所以選擇deque而不選擇vector是因為deque在刪除元素的時候釋放空間,同時在重新申請空間的時候無需拷貝所有元素。

8.stack

    stack是實現先進後出的功能,和queue一樣,也是內部封裝了deque。自己不直接維護被控序列的模板類,而是它儲存的容器物件來為它實現所有的功能。