三大顺序容器的使用与对比详细介绍

 三大顺序容器的简单使用与对比

        前言：

        我们在平时做项目的时候都会接触到容器，而我可能还有很多朋友都没有系统的学习过容器，导致里面很多概念容易混淆，在这里，我简单的总结了顺序容器的简单使用。这篇文章起到在做项目的时候检索的作用，以及三种容器中的不同操作，这是重点。讲述如何去开车，而不是去修车，强调的是使用，而不是讲解，更不是深入讲解。如果大家在看完这个想深入研究容器的话，可以去看深入剖析STL这类专业性更强的丛书。

        这篇文章介绍了容器的初始化、迭代器操作、容器内部定义的类型别名、插入元素、容器的比较、元素的访问、删除元素最后以vector容器自增长来结束，希望这些内容对你在工作上有所帮助！

        正文：

        三大顺序容器：

    1. vector        ->        支持快速随机访问

    2. list             ->        支持快速插入和删除

    3. deque       ->        双端队列

容器的初始化：

C c;                       创建一个名为c的空容器。c是容器类型名。

C c(c2);                 将c2容器赋值飞c容器。

C c(begin,end);     创建容器c，并用迭代器begin和end之间的元素进行初始化。

C c(n, t);                用n个值t的元素进行初始化。

C c(n);                   创建n个值初始化。

这个地方的内容比较简单，就不列举例子了。

容器内元素的约束类型:

大多数类型都可用做容器的元素类型。容器元素类型必须满足两个约束：

1. 元素类型必须支持赋值运算。

2. 元素类型的对象必须可以复制。

        这里要注意的是，引用不支持一般意义的赋值运算，所以没有元素是引用类型的容器。io库类型不支持赋值和赋值，所以也不能创建存放io类型对象的容器。

迭代器的操作，以及vector和deque特有的：

        迭代器的作用是指向容器中的元素，但也可以指向容器末端的下一位。迭代器类似指针，可以对指向容器元素的迭代器进行解引操作，还可以进行其他操作。

通用如下：

*iter;

iter -> mem;

++iter;

iter++;

--iter;

iter--;

iter1 == iter2;

iter1 != iter2;

下面的迭代器操作是vector与deque特有的，list不可以使用：

iter + n;

iter - n;

iter1 += iter2;

iter1-= iter2;

iter1 - iter2;

< 

> 

<=

>=

        list中迭代器不支持大于小于操作符，所以迭代list的时候不要用iter < li.end()这样的操作，要用iter!=li.end()。

容器内定义的别名：

        这是容器自己定义的类型，这个地方没什么好说的，把定义的类型别名做个列举吧。

1. size_type                        无符号整形，足以存储迭代器类型最大可能容器长度

2. iterator                            此容器类型的迭代器     

3. const_iterator                 元素的只读迭代器类型

4. reverse_iterator              逆序寻址元素的迭代器

5. const_reverse_iterator     元素只读的逆序迭代器

6. difference_type               足够存储两个迭代器差值的有符号整形，可为负数

7. value_type                      元素类型

8. reference                        元素左值类型，是value_type&的同义词

9. const_reference             元素常量的左值类型，等效于const value_type&

插入元素：

        在顺序容器中添加元素有以下几种方法：

1. c.push_back(t);             -> 在容器c的尾部添加值为t的元素。返回void，俗称尾插。

2. c.push_front(t);             ->与尾插相反，这个是在c容器的头部添加值为t的元素。返回同样是void，俗称头插，但一定要注意，这种方式只使用与list和deque，而不支持vector，在后面我们也会提到删除，vector也同样不支持头删。

3. c.insert(p,t);                  -> 在迭代器p所指向的元素前面插入值为t的新元素。返回指向新元素的迭代器。

4. c.insert(p, n, t);      -> 在迭代器p所指向的元素前面插入n个值为t的新元素。返回void类型。

5. c.insert(p, begin,end);  ->在迭代器p所指向的元素前面插入有迭代器begin和end标记的范围内的元素，返回值同样为void。

        注意，想插入，删除这样的操作有可能使迭代器失效，只要是元素的位置发生了变化，那么指向它的迭代器就会失效。

关系操作符，从其大小操作：

        关系操作符比较简单，容器都支持关系操作符进行容器的比较，包括<，>，!=等操作，但是一定要注意，连个容器的类型一定要相同。

1. c.size();            -> 返回c容器中元素的个数，返回容器内元素的个数。类型是c::size_type

2. c.max_size();   -> 返回容器c可容纳的最多元素个数

3. c.empty();        -> 返回容器是否为空，为空返回true，否则返回false

4. c.resize(n);      -> 调整容器的长度，如多n小于size的话，删除多余的元素，否则初始化多出来的新元素。

5. c.resize(n, t);   -> 多出来的新元素用t进行初始化。

访问元素操作：

1. c.back();           -> 访问容器最后一个元素

2. c.front();           -> 访问容器第一个元素

        如果容器为空，上述操作未定义。

        以下是比较方便的访问操作，但是只适用于vector和deque，list不支持。

3. c[n];                 ->访问容器中第n个元素。

4. c.at(n);            ->访问容器中第n个元素。

        下标越界的话，操作未定义。

删除元素操作:

        删除元素很容易理解，即删除容器当中指定的元素。

        有以下几个操作：

1. c.erase(p);

删除迭代器p所指向的元素，返回一个被删除元素后面的元素的迭代器。不过要注意p并不是c.end();而是真实存在的元素。

2. c.erase(begin,end);

删除迭代器begin和end范围内容的元素，返回迭代器指向删除段的下一个元素。

3. c.clear();

删除容器全部元素，返回void。

4. c.pop_back();

删除容器中最后一个元素

只适用于list与deque的

c.pop_front();

        删除容器中的第一个元素。这里面没有vector的事儿，vector不支持前插与前删。前删除与后删除返回值同样是void，如果容器为空的话，这样的操作未定义。

赋值操作与swap操作：

        与赋值相关的操作都将作用于整个容器。功能上理解起来非常简单，就是把左操作数容器的内容全部删除，在将右操作数容器插入到左操作数容器，有以下几种方式。

1. c1 = c2

将c1中的内容清除，将c2中的内容插入到c1中。

2. assign函数

这个函数有两个版本

c.assign(begin,end); 将迭代器begin和end中的元素插入到c中，但是这两个迭代器不能是不能是指向c中元素的迭代器。

c.assign(n, t); 将迭代器重置为n个t元素。

需要注意的是容器的类型一定要相同。操作完成迭代器失效。

        swap操作可以节省删除元素的成本。

        这个操作是将两个容器的内容互换，所以容器类型要相同。右操作容器中原来的内容放于左操作容器中。由于没有增加删除移动容器的元素，所以迭代器不会失效。

vector容器的自增长：

        为什么是涉及到vector容器自增长的问题呢？因为vector容器内的元素在内存中是连续存放的，假如我想在后面加入一个元素，不能随便在内存的其他位置开辟一块空间，于是我们不得不开辟比现有容器更大的空间，然后把以前的容器元素复制到新的空间里，在把新元素加到后面，之后释放掉以前容器占用的空间。这样的话我们每插入一个元素的话只开辟原有vector容器再多一个的空间，这样vector的性能会非常非常的大。另外插一句额外的话，list容器使用的是链表的数据结构，新增加元素不用关心在内存什么位置添加，我只要修改结构里节点中指向下一个节点的指针指向即可。这也是为什么vector的随机访问性能优于list，而随机插入元素的性能低于list。

        基于上述的原因，为了提高vector的性能，我们应该在vector添加元素的时候要多开辟一些空间，多开辟多少空间根据库的不同而不同。这里面还涉及一个概念叫做容量，容量是指这个vector容器新分配的存储空间能存放多少个元素。他和容器大小的区别是，大小只是容器装的元素的个数。举个例子，容量就好像是水杯的容量，而容器大小就是里面装的水的体积。所以容量只大于等于容器长度，不能小于。

1. capacity函数，返回容器的容量值。

例子程序：当我们耗尽了容器的容量，在插入才进行内存分配。因此是必要的时候才重新分配内存空间。

2. reserve函数，手动设置vector容器应该预留多大的容量。