1. 程式人生 > >C++ STL庫的總結以及實現原理

C++ STL庫的總結以及實現原理

基本上常用的STL在演算法題目中都能用到,配合iterator和排序,比較等演算法,有時可以自己組合stl成為具有新功能的資料結構,以解決特定的問題。

下面轉載的這邊文章還不夠全。更多的使用情況,需要多練習題目,自己總結,孰能生巧。

-----

STL的容器可以分為以下幾個大類:
一:序列容器, 有vector, list, deque, string.

 : 關聯容器,     set, multiset, map, mulmap

hash_set,hash_map, hash_multiset, hash_multimap

其他的雜項: stack, queue, valarray, bitset

STL各個容器的實現:

(1) vector
內部資料結構:陣列。隨機訪問每個元素,所需要的時間為常量。在末尾增加或刪除元素所需時間與元素數目無關,在中間或開頭增加或刪除元素所需時間隨元素數目呈線性變化。可動態增加或減少元素,記憶體管理自動完成,但程式設計師可以使用reserve()成員函式來管理記憶體。
vector
的迭代器在記憶體重新分配時將失效(它所指向的元素在該操作的前後不再相同)。當把超過capacity()-size()個元素插入 vector中時,記憶體會重新分配,所有的迭代器都將失效;否則,指向當前元素以後的任何元素的迭代器都將失效。當刪除元素時,指向被刪除元素以後的任何

元素的迭代器都將失效。

(2)deque
內部資料結構:陣列。隨機訪問每個元素,所需要的時間為常量。在開頭和末尾增加元素所需時間與元素數目無關,在中間增加或刪除元素所需時間隨元素數目呈線性變化。可動態增加或減少元素,記憶體管理自動完成,不提供用於記憶體管理的成員函式。增加任何元素都將使deque的迭代器失效。在deque的中間刪除元素將使迭代器失效。在deque的頭或尾刪除元素時,只有指向該元素的迭代器失效。

(3)list
內部資料結構:雙向環狀連結串列。不能隨機訪問一個元素。可雙向遍歷。在開頭、末尾和中間任何地方增加或刪除元素所需時間都為常量。可動態增加或減少元素,記憶體管理自動完成。

增加任何元素都不會使迭代器失效。刪除元素時,除了指向當前被刪除元素的迭代器外,其它迭代器都不會失效。

(4)slist
內部資料結構:單向連結串列。不可雙向遍歷,只能從前到後地遍歷。其它的特性同list相似。

(5)stack
介面卡,它可以將任意型別的序列容器轉換為一個堆疊,一般使用deque作為支援的序列容器。元素只能後進先出(LIFO)。不能遍歷整個stack

(6)queue
介面卡,它可以將任意型別的序列容器轉換為一個佇列,一般使用deque作為支援的序列容器。元素只能先進先出(FIFO)。不能遍歷整個queue

(7)priority_queue
介面卡,它可以將任意型別的序列容器轉換為一個優先順序佇列,一般使用vector作為底層儲存方式。只能訪問第一個元素,不能遍歷整個priority_queue第一個元素始終是優先順序最高的一個元素。

(8)set
按照鍵進行排序儲存,值必須可以進行比較,可以理解為set就是鍵和值相等的map
鍵唯一。元素預設按升序排列。如果迭代器所指向的元素被刪除,則該迭代器失效。其它任何增加、刪除元素的操作都不會使迭代器失效。

(9)multiset
鍵可以不唯一。其它特點與set相同。

(10)hash_set
set相比較,它裡面的元素不一定是經過排序的,而是按照所用的hash函式分派的,它能提供更快的搜尋速度(當然跟hash函式有關)。hash_setkey進行hash然後將key放在hash值對應的桶中,原理可以這樣理解, hash_set就是key value相等的hash_map
其它特點與set相同。

(11)hash_multiset
鍵可以不唯一。其它特點與hash_set相同。

(12)map
鍵唯一。元素預設按鍵的升序排列。如果迭代器所指向的元素被刪除,則該迭代器失效。其它任何增加、刪除元素的操作都不會使迭代器失效。

(13)multimap
鍵可以不唯一。其它特點與map相同。

(14)hash_map
map相比較,它裡面的元素不一定是按鍵值排序的,而是按照所用的hash函式分派的,它能提供更快的搜尋速度(當然也跟hash函式有關)。其它特點與map相同。

(15)hash_multimap
鍵可以不唯一。其它特點與hash_map相同。

------------------------

C++ STL中標準關聯容器set, multiset, map, multimap內部採用的就是一種非常高效的平衡檢索二叉樹:紅黑樹,也成為RB樹(Red-Black Tree)。RB樹的統計效能要好於一般平衡二叉樹,所以被STL選擇作為了關聯容器的內部結構。