陣列

陣列是一種最基本的資料結構，它是記憶體上的一塊連續儲存空間。正因如此陣列的隨機訪問很方便。但陣列也有其固有的限制，大小分配後不能改變。

STL中的陣列

STL中的Array是靜態陣列模板，就是我們所說的陣列。使用方法如下。    

std::array<int, 3> a1 = { 1, 2, 3 };

std::array<std::string, 2>a3 = {"a","b"};

STL中的Vector是動態陣列模板，根據需要動態的分配記憶體。Vector的採用加倍的擴容策略。Push_back()最壞情況，最好和平均情況是。陣列和動態陣列常用來組成更復雜的資料結構。

連結串列

連結串列是一種線性表（有n個元素組成的有限序列），連結串列是一種基礎的資料結構，通常有一連串的節點組成。節點中存放資料和指向下一節點的指標。因為連結串列不是按線性的順序儲存結構，其查詢某節點的時間是，插入操作。連結串列分為單鏈表，雙鏈表和迴圈連結串列。

單鏈表

雙鏈表

迴圈單鏈表

迴圈雙鏈表

連結串列的效能比較

單鏈表和雙鏈表的查詢時間最好情況，最壞和平均情況。

單鏈表涉及到向前訪問的操作Before()，InsertBefore()，Remove()最壞和平均情況，最好情況。其他查詢更新操作。

雙鏈表的所有操作都是。

STL中的連結串列

List是用普通雙鏈表實現的，如果在實際應用中需要使用連結串列，那麼首先應該選擇List。或者將List作為其成員。

連結串列和陣列的對比

Forward_list是C++11新增的，實現為一種簡單的單鏈表，沒有size()成員，只有前向迭代器沒有反向迭代器。

棧

棧是一種後進先出的資料結構，可以用陣列也可用連結串列實現。連結串列的實現形式更接近於棧的抽象概念，因為連結串列的節點數與棧中元素數目相同，而在陣列實現形式中，陣列的容量常常超過其尺寸。棧的直接應用包括函式呼叫，網頁瀏覽記錄，編輯器中的重做。。。棧也是其它資料結構和演算法的基本元件。

順序棧（用陣列實現的棧）

鏈式棧（用連結串列實現的棧）

棧的效能比較

STL中的棧

STL中的stack是一種容器介面卡，就是用其他容器最為底層實現，將其他容器轉化為棧。Stack封裝了入棧，出棧，取棧頂元素，檢視大小和是否為空操作。預設情況下，stack用deque做底層容器。也可以將其修改為vector，list。

std::stack<int> deque_stack;

std::stack<int, std::vector<int>> vec_stack;

std::stack<int, std::list<int>> list_stack;

佇列

佇列是一種先進先出的資料結構，可以用陣列也可以用連結串列實現佇列。佇列可用訪問共享資源，排隊購物。還用來構成其他更復雜的資料結構。

基於陣列的佇列

基於連結串列的佇列

佇列的效能分析

雙端佇列

雙端佇列的效能分析

優先佇列

許多情況下佇列的先入先出機制不能滿足要求，此時需通過優先規則來完善入隊出隊的機制。優先佇列應用而生。實現方式有兩種：1.基於有序連結串列的實現，插入操作，刪除操作；2.基於無序連結串列的實現，插入操作，刪除操作。

堆（堆放在這裡說是因為最大堆可用來實現優先佇列）

堆是一種資料結構，完全二叉樹，但在實現方式上沒有選擇一般的二叉樹資料結構（即一個結點包含兩個指向孩子的指標）而使用了陣列。要明白堆的含義，必須知道什麼是完全二叉樹，完全二叉樹是有滿二叉樹引起的，瞭解滿二叉樹也是必要的。

一般的樹中，某結點的高度和深度的定義。

滿二叉樹： 如果一個二叉樹的任意結點或者有0或者有2個孩子。

完全二叉樹：如果一個二叉樹除倒數第一層外都被填滿，並且倒數第一層從左至右填充。

完美樹：如果一個二叉樹的所有層被填滿。

堆的定義：1.是一個完全二叉樹；2.上層的節點鍵值大於下層節點鍵值（最小堆），或者相反（最大堆）。

基於陣列實現的堆

某節點位於陣列i處，做左子節點位於2i，右子節點位於2i+1，陣列第一個位置未使用。

STL中的佇列

1.queue

STL中的queue是一種容器介面卡，預設的底層實現容器是deque。這一點和stack很像，通過關閉或者限制deque的一些藉口可以很輕鬆的實現stack和queue。Deque是stack和queue的幕後功臣。那麼deque是怎麼實現的？

2.deque

Deque是雙端佇列，它的空間構造是幾塊分段線性的儲存區。其實現細節非常複雜。

Deque是如何擴充套件空間的？

如果緩衝區中還有備用的空間，那麼直接使用備用的空間；否則，另外配置一個緩衝區，將其資訊記錄到緩衝區地址表裡；更有甚者，如果緩衝區地址表都不夠的時候，緩衝區地址表也要嚴格依從"重新配置，複製，釋放"規則，但相比對"重新配置，複製，釋放"規則宗教式追狂熱的vector而言，效率高很多。侯傑老師推薦，將deque所有的元素倒騰到一個vector中，再用STL<algorithm>的sort()函式，再從vector中倒騰進deque中。這種折騰是必須的，直接在的deque內部進行排序，效率更低。（引http://daoluan.net/blog/stl-deque/）

3.priority_queue

Priority_queue優先順序佇列是一個擁有權值概念的單向佇列queue，在STL的具體實現中也是以別的容器為底層資料結構，在利用堆的規則調整元素之間的位置。預設的底層實現是vector。這與queue的預設底層實現deque差別很大。

4.heap

STL中關於堆的操作，建堆make_heap()，加資料push_heap()，刪資料pop_heap()，堆排序sort_heap()。標頭檔案<algorithm>。

總結

練習

1.手寫堆

2.利用STL實現優先佇列