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c语言内容💖:
专栏:c语言之路重点知识整合
【c语言】全部知识点总结
目录
- Vector
- List
- vector 与 list 的区别
- Deque
- deque与vector的区别
- Map
- Set
- 总结
STL(Standard Template Library, 标准模板库),STL 库中几乎所有的代码都使用了模板类或模板函数,建立了数据结构和算法的一套标准,实现了代码的 复用性。
STL 六大组件:
- 容器(Container):存储数据
- 算法(Algorithm):操作数据
- 迭代器(Iterator):借助迭代器操作容器数据
- 仿函数(Function object):为算法提供更多策略
- 适配器(Adaptor):为算法提供更多参数的接口
- 空间配置器(allocator):动态分配、管理空间
容器中可以分为向量(vector),双端队列(deque),表(list),队列(queue),堆栈(stack),集合(set),多重集合(multiset),映射(map),多重映射(multimap)。
序列性容器:容器内元素位置保持插入元素的原始顺序
- Vector
- List
- Deque
关联性容器:元素位置与插入顺序无关(取决于排序规则),容器自动申请、释放内存
- map
- set
- hash_map
Vector
动态数组,里面有一个指针指向一片连续的内存空间,与数组的差别在于对空间利用的灵活性。
vector 中删除数据时,vector 的容量不变;扩容时可能导致迭代器失效
扩容:
- 1.申请新空间
- 2.拷贝数据到新空间
- 3.释放原空间
#include <vector>
using namespace std;
class Vector
{
Protected:Iterator start; //表示目前使用空间的头Iterator finish; //表示目前使用空间的尾Iterator end_of_storage; //表示目前可用空间的尾
Public:Iterator begin(); //获取头元素迭代器Iterator end(); //获取尾元素迭代器Reference front(); //返回首元素的值Reference back(); //返回尾元素的值Size_type size(); //返回使用空间的大小Size_type capacity(); //返回容量的大小void push_back(const T& x); //将元素插入到最尾端void pop_back(); //将最尾端的元素取出Iterator erase(iterator position);//清除某位置上的元素,返回下一节点迭代器void insert(位置,数值); //在某个位置插入多少个元素void clear(); //清除所有元素
};
List
双向循环链表,List 在任何位置添加删除效率都为 O(1),查找效率为 O(n)
#include <list>
using namespace std;
class List
{
Protected:Iterator start; //链表头节点Iterator finish; //链表尾节点
Public:Iterator begin(); //获取头节点迭代器Iterator end(); //获取尾节点迭代器Reference front(); //返回头节点的值Reference back(); //返回尾节点的值void push_front(const T &x); //插入一个结点,作为头结点void push_back(const T &x); //插入一个结点,作为尾结点void pop_front(); //移除头结点void pop_back(); //移除尾结点void remove(const T&value); //将数值为value的所有元素移除void unique(); //将“连续而相同的元素”移除只剩一个Iterator erase(iterator position);//清除某位置上的元素,返回下一节点迭代器Iterator insert(iterator position); //在指定位置插入元素,返回插入元素迭代器void clear(); //清除所有元素void sort(); //将list 的元素进行升序排序bool empty(); //查看链表是否为空int size(); //返回链表长度(元素个数)void reverse(); //翻转链表
};
vector 与 list 的区别
- 1.vector 顺序存储,list 链式存储
- 2.vector 支持快速访问 O(1),插入删除效率低 O(n);list 访问性能差 O(n),支持快速插入删除 O(1)
- 3.vector 先分配内存不够再扩容,list 插入新节点就要申请新内存
Deque
双端队列,可以在头尾两端分别做元素的插入和删除操作。支持 [] 下标访问。
deque采用类似索引的结构管理内存:采用一块map作为主控,其为一小块连续空间,其中每个元素都是指针,指向另一段较大的连续空间(缓冲区)
deque的迭代器包含4个内容:
1)cur:迭代器当前所指元素
2)first:此迭代器所指的缓冲区的头。
3)last:缓冲区尾。
4)node:指向管控中心。
#include <deque>
using namespace std;
class Deque
{
Protected:Iterator start; //首元素Iterator finish; //尾元素
Public:Iterator begin(); //获取头元素迭代器Iterator end(); //获取尾元素迭代器Reference front(); //返回首元素的引用Reference back(); //返回尾元素的引用Size_type size(); //返回deque的长度大小void push_front(const T &x); //将元素插入到头部void push_back(const T& x); //将元素插入到最尾端void pop_front(); //移除头结点void pop_back(); //将最尾端的元素取出Iterator erase(iterator position);//清除某位置上的元素void insert(位置,数值); //在某个位置才插入多少个元素void clear(); //清除所有元素void resize(); //重新设置deque的长度大小
};
deque与vector的区别
- 1.vector是单向开口的连续线性空间,deque是双向开口的连续线性空间
- 2.deque 的迭代器更复杂
Map
所有元素都会根据元素的键值自动被排序,map的所有元素都是pair,同时拥有实值(value)和键值(key)。Pair的第一元素被视为键值,第二元素被视为实值。Map 不允许两个元素拥有相同的键值。
查找效率:O( l o g 2 n log_2n log2n)
#include <map>
using namespace std;
class Map
{iterator find(key); //查找指定键值map的迭代器pair<string,int> pairTemp(string(“A”),5); //pair的构造函数iterator insert(iterator position, pairTemp); //将pairTemp 插入到map 中void erase(iterator position); //删除指定位置上的 map 元素size_type count(key); //判断该键值的Map 元素是否存在size_type size(); //返回map 中的元素的个数iterator lower_bound(key); //返回该键值或者大于该键值的map 的迭代器iterator upper_bound的(key); //返回大于该键值的map 的迭代器
};
元素较少时使用 map(底层:红黑树)
元素很多时使用 hash_map(底层:哈希表)
Set
所有元素都会根据元素的键值自动被排序,Set 的元素不像Map那样可以同时拥有实值和键值,Set 元素的键值就是实值,实值就是键值。Set 不允许两个元素有相同的键值。
查找效率:O( l o g 2 n log_2n log2n)
#include <set>
using namespace std;
class Set
{iterator find(key); //查找指定键值map的迭代器pair<string,int> pairTemp(string(“A”),5); //pair的构造函数iterator insert(iterator position, pairTemp); //将pairTemp 插入到map 中void erase(iterator position); //删除指定位置上的 map 元素size_type count(key); //判断该键值的Map 元素是否存在size_type size(); //返回map 中的元素的个数iterator lower_bound(key); //返回该键值或者大于该键值的map 的迭代器iterator upper_bound的(key); //返回大于该键值的map 的迭代器
};
总结
容器 | 底层实现 | 描述 | 包含头文件 |
---|---|---|---|
向量vector | 数组,快速访问 | 可以在O(1) 时间内访问和修改任意元素,在序列尾部进行插入和删除时,具有 O(1)时间复杂度,对任意项的插入和删除就有的时间复杂度较高,尤其对向量头的添加和删除开销非常高 | <vector> |
双端队列deque | 一个中央控制器和多个缓冲区 | 基本上与向量相同,唯一的不同是,其在序列头部插入和删除操作时间复杂度也为 O(1) | <deque> |
表list | 双向链表,快速增删 | 对任意元素的访问时间复杂度为 O(n),支持快速插入删除 O(1) | <list> |
队列queue | list 或 deque | 先进先出 | <queue> |
堆栈stack | list 或 deque | 先进后出 | <\stack> |
集合set | 红黑树,不可重复 | 由节点组成的红黑树,每个节点都包含着一个元素,具有快速查找的功能,插入删除操作效率低 | <set> |
多重集合multiset | 红黑树,有序,可重复 | 和 set 基本相同,但可以支持重复元素具有快速查找能力 | <set> |
映射map | 红黑树,有序,不可重复 | 由{键,值}对组成的集合,具有快速查找能力 | <map> |
多重映射 multimap | 红黑树,有序,可重复 | 与 map 相比,一个键可以对应多个值,具有快速查找能力 | <map> |
哈希表 hash_map | 哈希表,无序,不可重复 | 增删查时间复杂度都是O(1) | <hash_map>/<unordered_map> |
多重哈希 hash_multimap | 哈希表,无序,可重复 | 增删查时间复杂度都是O(1) | <hash_map>/<unordered_map> |
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