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C++中幾種常見的順序儲存結構

  C++中的容器類包括“順序儲存結構”和“關聯儲存結構”,前者包括vector,list,deque等;後者包括set,map,multiset,multimap等。若需要儲存的元素數在編譯器間就可以確定,可以使用陣列來儲存,否則,就需要用到容器類了。

1、vector
    連續儲存結構,每個元素在記憶體上是連續的;支援高效的隨機訪問和在尾端插入/刪除操作,但其他位置的插入/刪除操作效率低下;相當於一個數組,但是與陣列的區別為:記憶體空間的擴充套件。vector支援不指定vector大小的儲存,但是陣列的擴充套件需要程式設計師自己寫。
    vector的記憶體分配實現原理:
    STL內部實現時,首先分配一個非常大的記憶體空間預備進行儲存,即capacity()函式返回的大小,當超過此分配的空間時再整體重新放分配一塊記憶體儲存(VS6.0是兩倍,VS2005是1.5倍
),所以這給人以vector可以不指定vector即一個連續記憶體的大小的感覺。通常此預設的記憶體分配能完成大部分情況下的儲存。
    擴充空間(不論多大)都應該這樣做:
   (1)配置一塊新空間
   (2)將舊元素一一搬往新址
   (3)把原來的空間釋放還給系統
    注:vector 的資料安排以及操作方式,與array 非常相似。兩者的唯一差別在於空間的利用的靈活性。Array 的擴充空間要程式設計師自己來寫。
    vector類定義了好幾種建構函式,用來定義和初始化vector物件:
    vector<T>  v1;  vector儲存型別為T的物件。預設建構函式v1為空。
    vector<T> v2(v1);  v2是v1的一個副本。
    vector<T> v3(n, i);  v3包含n個值為i的元素。
    vector<T> v4(n);   v4含有值初始化的元素的n個副本。
2、deque

    連續儲存結構,即其每個元素在記憶體上也是連續的,類似於vector,不同之處在於,deque提供了兩級陣列結構, 第一級完全類似於vector,代表實際容器;另一級維護容器的首位地址。這樣,deque除了具有vector的所有功能外,還支援高效的首/尾端插入/刪除操作。
    deque   雙端佇列 double-end queue
    deque是在功能上合併了vector和list。
    優點:(1) 隨機訪問方便,即支援[ ]操作符和vector.at()
                (2) 在內部方便的進行插入和刪除操作
                (3) 可在兩端進行push、pop
    缺點:
佔用記憶體多
   使用區別:
     (1)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)如果你需要大量的插入和刪除,而不關心隨機存取,則應使用list
     (3)如果你需要隨機存取,而且關心兩端資料的插入和刪除,則應使用deque
3、list
    非連續儲存結構,具有雙鏈表結構,每個元素維護一對前向和後向指標,因此支援前向/後向遍歷。支援高效的隨機插入/刪除操作,但隨機訪問效率低下,且由於需要額外維護指標,開銷也比較大。每一個結點都包括一個資訊快Info、一個前驅指標Pre、一個後驅指標Post。可以不分配必須的記憶體大小方便的進行新增和刪除操作。使用的是非連續的記憶體空間進行儲存。
   優點:(1) 不使用連續記憶體完成動態操作。
               (2) 在內部方便的進行插入和刪除操作
               (3) 可在兩端進行push、pop
   缺點:(1) 不能進行內部的隨機訪問,即不支援[ ]操作符和vector.at()
               (2) 相對於verctor佔用記憶體多
   使用區別:
             (1)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)如果你需要大量的插入和刪除,而不關心隨機存取,則應使用list
             (3)如果你需要隨機存取,而且關心兩端資料的插入和刪除,則應使用deque
4、vector VS. list VS. deque:
    a、若需要隨機訪問操作,則選擇vector;
    b、若已經知道需要儲存元素的數目,則選擇vector;
    c、若需要隨機插入/刪除(不僅僅在兩端),則選擇list
    d、只有需要在首端進行插入/刪除操作的時候,還要兼顧隨機訪問效率,才選擇deque,否則都選擇vector。
    e、若既需要隨機插入/刪除,又需要隨機訪問,則需要在vector與list間做個折中-deque。
    f、當要儲存的是大型負責類物件時,list要優於vector;當然這時候也可以用vector來儲存指向物件的指標,
       同樣會取得較高的效率,但是指標的維護非常容易出錯,因此不推薦使用。

問題一:list和vector的區別:
(1)vector為儲存的物件分配一塊連續的地址空間,隨機訪問效率很高。但是插入和刪除需要移動大量的資料,效率較低。尤其當vector中儲存
的物件較大,或者建構函式複雜,則在對現有的元素進行拷貝的時候會執行拷貝建構函式。
(2)list中的物件是離散的,隨機訪問需要遍歷整個連結串列,訪問效率比vector低。但是在list中插入元素,尤其在首尾插入,效率很高,只需要改變元素的指標。

(3)vector是單向的,而list是雙向的;

(4)向量中的iterator在使用後就釋放了,但是連結串列list不同,它的迭代器在使用後還可以繼續用;連結串列特有的;

  使用原則:
(1)如果需要高效的隨機存取,而不在乎插入和刪除的效率,使用vector;
(2)如果需要大量高效的刪除插入,而不在乎存取時間,則使用list;
(3)如果需要搞笑的隨機存取,還要大量的首尾的插入刪除則建議使用deque,它是list和vector的折中;
問題二:常量容器const
     const vector<int> vec(10);//這個容器裡capacity和size和值都是不能改變的,const修飾的是vector
     迭代器:const vector<int>::const_iterrator ite; //常量迭代器;
       注:const vector <int> vec(10) —— 與const int a[10]是一回事,意思是vec只有10個元素,不能增加了,裡面的元素也是不能變化的
vector<int> a(10)
const vector<int> b(10)
a[1]=10;
b[1]=10;//錯誤
a.resize(20);//正確
b.resize(20);//錯誤
vector <const int> vec(10);  //目前沒有這種用法;這樣寫後也是當作vector <int>vec來用的;
關於vector<const int> ,在GCC下是沒有這種用法的,編譯不過
在VS2008是把它當作vector<int>這種型別來處理的;
問題三:capacity V.S size
    a、capacity是容器需要增長之前,能夠盛的元素總數;只有連續儲存的容器才有capacity的概念(例如vector,deque,string),list不需要capacity。
    b、size是容器當前儲存的元素的數目。
    c、vector預設的容量初始值,以及增長規則是依賴於編譯器的。
問題四:用vector儲存自定義類物件時,自定義類物件須滿足:
    a、有可供呼叫的無參建構函式(預設的或自定義的);

    b、有可用的拷貝賦值函式(預設的或自定義的)

     a、vector與deque的迭代器支援算術運算,list的迭代器只能進行++/--操作,不支援普通的算術運算。

     b .向量中的iterator在使用後就釋放了,但是連結串列list不同,它的迭代器在使用後還可以繼續用;連結串列特有的;


list程式碼示例:

#include<iostream>
#include <list>
#include <algorithm>
using namespace  std;
int main()
{
  list<char> lit;
 //用法和向量一樣,   
  //list是一個類模板,template,char是連結串列裡物件的型別,lit是建立的一個物件;   
		    //連結串列可以再頭尾兩端插入,是雙向的;   
	
	   lit.push_back('a');
	    lit.push_back('b');
	    lit.push_front('d');
    lit.push_front('e');
   lit.push_front('f');
	   lit.push_front('b');
	    lit.push_front('b');
	
	    list<char>::iterator it;  //定義一個list的迭代器,類似一個紙箱連結串列的指標,但是比一般的指標好用,裡面用到了好多過載操作;   
	    list<char>::iterator it1;
   list<char>::iterator it2;
   for (it = lit.begin(); it != lit.end(); it++)
	   {
		        cout << *it << "  ";
	    }
    cout << endl;
   //-----------連結串列可以從兩端刪除-------------------    
	    lit.pop_back();
	   lit.pop_front();
  for (it = lit.begin(); it != lit.end(); it++)
  {        cout << *it << "  ";
		   }
	  cout << endl;
	   //-------------刪除所有的a---------------------------------   
		    //lit.remove('a');  //刪除所有的a;   
	
		   for (it = lit.begin(); it != lit.end(); it++)
		    {
	        cout << *it << "  ";
	    }
    cout << endl;
   //-------------移除連續且相同的a,只剩下一個;--------------------------------   
	    lit.unique();  //移除連續且相同的a,只剩下一個;   

	  for (it = lit.begin(); it != lit.end(); it++)
	  {
	       cout << *it << "  ";
	    }
	   cout << endl;
	    list<char> lit1;
	    lit1.push_back('g');
	    lit1.push_back('h');
	    lit1.push_back('i');
	   lit1.push_back('k');
	    for (it1 = lit1.begin(); it1 != lit1.end(); it1++)
	    {
		        cout << *it1 << "  ";
	    }
   cout << endl;
   //-------------將一個連結串列插入到另一個連結串列---------------------------------   
	    it1 = find(lit.begin(), lit.end(), 'f');  //先的找到要插入的位置,在該位置的前一個插入;   
   ////lit.splice(it1,lit1); //將第二個連結串列插入到第一個連結串列中;合併後的連結串列就沒了,因為傳的是&;   
	   for (it = lit.begin(); it != lit.end(); it++)
		   {
	      cout << *it << "  ";
	    }
	    cout << endl;
	   //------在連結串列lit中的it前插入lit1中的一個元素it1;在f之前插入k-----   
	  //-----拿下來之後那個元素就沒有了-------------------   
		    it = find(lit.begin(), lit.end(), 'f');
	   it1 = find(lit1.begin(), lit1.end(), 'k');
	   lit.splice(it, lit1, it1);
	   //-------------把連結串列中的一段插入到另一個連結串列中---------------------------------   
		    //把連結串列lit1中的[it-----it1)段的字元插入到lit的it2指標前;   
		    it = find(lit1.begin(), lit1.end(), 'h');
	   it1 = find(lit1.begin(), lit1.end(), 'k');
	   it2 = find(lit.begin(), lit.end(), 'f');
	    lit.splice(it2, lit1, it, it1);
	   // ----void merge(list& x); //將x合併到*this 身上。兩個lists 的內容都必須先經過遞增歸併排序。   
	   lit.sort();   //對兩個排序進行歸併排序;   
	   lit1.sort();
	   lit.merge(lit1);
	    //-----------將list裡的資料倒序排列---------------   
	    lit.reverse();
	    for (it = lit.begin(); it != lit.end(); it++)
		    {
		       cout << *it << "  ";
		    }
   cout << endl;
	   for (it1 = lit1.begin(); it1 != lit1.end(); it1++)
		    {
		        cout << *it1 << "  ";
		    }
    cout << endl;
    system("pause");
	    return 0;
}