STL容器

一、分類

咱們經常使用到的STL容器有vector、list、deque、map、multimap、set和multiset，它們究竟有何區別，各自的優缺點是什麼，爲了更好的揚長避短，提升程序性能，在使用以前須要咱們瞭解清楚。

二、Verctor

優勢：

典型的序列容器，C++標準嚴格要求次容器的實現內存必須是連續的，惟一能夠和標準C兼容的stl容器，任意元素的讀取、修改具備常數時間複雜度，在序列尾部進行插入、刪除是常數時間複雜度，但在序列的頭部插入、刪除的時間複雜度是O(n)，能夠在任何位置插入新元素，有隨機訪問功能，能很是方便地進行隨機存取，即 [] 操做符，並且兩個類型相同的vector變量能夠直接作相等操做。

缺點：

a、初始化複雜：初始化方式vector<int> a(num) ，生成連續的num個0；vector<int> a(num，10),生成num個10；利用pushback（）函數；初始化方式較爲複雜，不能像數組同樣int a[10]={…},進行批量初始化操做；

b、刪除複雜：它維護一段連續的內存空間，具備固定的起始地址，但由於它的內存區域是連續的，因此在它中間插入或刪除某個元素，須要複製並移動現有的元素。

c、不適用於大對象處理：當被插入的內存空間不夠時，須要從新申請一塊足夠大的內存並進行內存拷貝。值得注意的是，vector每次擴容爲原來的兩倍，對小對象來講執行效率高，但若是遇到大對象，執行效率就低了。

d、釋放空間複雜：vector的工做原理是系統預先分配一塊CAPACITY大小的空間，當插入的數據超過這個空間的時候，這塊空間會讓某種方式擴展，可是你刪除數據的時候，它卻不會縮小。vector爲了防止大量分配連續內存的開銷，保持一塊默認的尺寸的內存，clear只是清數據了未清內存，由於vector的capacity容量未變化，系統維護一個的默認值。要內存回收須要更復雜的操做（swap技法就是經過交換函數swap（），使得vector離開其自身的做用域，從而強制釋放vector所佔的內存空間）

三、List

優勢：

list相似於C語言中的雙向鏈表，它經過指針來進行數據的訪問，所以維護的內存空間能夠不連續，這也很是有利於數據的隨機存取，任意元素的訪問、修改時間複雜度是O(n)，插入、刪除操做是常數時間複雜度,能夠在任何位置插入新元素。

缺點：

於是它沒有提供 [] 操做符重載。

四、Deque

deque相似於C語言中的雙向隊列，即兩端均可以插入或者刪除的隊列，內存是連續的，能夠動態縮小空間。queue支持 [] 操做符，也就是支持隨機存取，並且跟vector的效率相差無幾。

它支持兩端的操做：push_back,push_front,pop_back,pop_front等，而且在兩端操做上與list的效率也差很少。或者咱們能夠這麼認爲，deque是vector跟list的折中。

五、Map

map相似於數據庫中的１:１關係，它是一種關聯容器，提供一對一(C++ primer中文版中將第一個譯爲鍵，每一個鍵只能在map中出現一次，第二個被譯爲該鍵對應的值)的數據處理能力，查找的時間複雜度O(logN)，這種特性了使得map相似於數據結構裏的紅黑二叉樹。

六、Multimap

和map同樣，區別是鍵能夠重複。multimap相似於數據庫中的1：N關係，它是一種關聯容器,提供一對多的數據處理能力。

七、Set

set相似於數學裏面的集合，不過set的集合中不包含重複的元素，這是和vector的第一個區別，第二個區別是set內部用平衡二叉樹實現，便於元素查找，而vector是使用連續內存存儲，便於隨機存取。關聯容器，元素不容許有重複，數據被組織成一棵紅黑樹，查找的速度很是快，時間複雜度是O(logN)

八、Multiset

multiset相似於數學裏面的集合，集合中能夠包含重複的元素。關聯容器，和set同樣，卻別是容許有重複的元素，具有時間複雜度O(logN)查找功能。

九、容器優缺點：

用哪一種容器的選擇看起來很是繁瑣，頭腦中若是有個每一個容器大概的模型，在選擇的時候會更爲輕鬆點。

（1）Vector的數據模型就是數組

優勢：

內存和C徹底兼容、高效隨機訪問、節省空間

缺點：

內部插入刪除元素代價巨大、動態大小查過自身容量須要申請大量內存作大量拷貝。

（2） List的數據結構模型是鏈表

優勢：

任意位置插入刪除元素常量時間複雜度、兩個容器融合是常量時間複雜度

缺點：

不支持隨機訪問、比vector佔用更多的存儲空間

（3）Deque的數據模型是數組和鏈表的折衷

優勢：

高效隨機訪問、內部插入刪除元素效率方便、兩端push pop

缺點：

內存佔用比較高

（4） Map、set、multimap、multiset的數據結構模型是二叉樹(紅黑樹)

優勢：

元素會按照鍵值排序、查找是對數時間複雜度、經過鍵值查元素、map提供了下標訪問

十、使用原則

1）若是須要隨機訪問，用vector；

2）若是存儲元素的數目已知，用vector；

3）須要任意位置隨機插入刪除，用list；

4）只有須要更多在容器的首部尾部插入刪除元素，用deque；

5）元素是複雜結構用list，也能夠用vector存儲指針(須要額外的精力去維護內存)，看需求；

6）若是操做是基於鍵值，用set map；

7）若是須要常常的搜索，用map set；

8） map set的區別是map中的元素都是pair<key, value>，同時map提供下標訪問。