C 标准库顺序容器
所有的标准库容器都是类模板,用以存储单一类型元素的集合.顺序容器按元素位置存储访问,关联容器按键存储访问.
1 顺序容器
将单一类型的元素按顺序存储,以下标来访问元素.标准库定义了三种顺序容器:vector,list及deque.vector支持快速随机访问;list支持快速插入删除;deque是双端队列.
a)容器初始化:
C<T> c; 创建一个名为c的容器,容器类型为C,如vector或list,T为容器内元素类型.适用于所有容器;
C c1(c); 创建容器c的副本,c1和c必须具有相同的容器类型和元素类型,适用于所有容器;
C c(b,e); 创建容器c,元素是迭代器b,e标示范围内的副本,适用于所有容器;
C c(n,t); 创建容器c,元素为n个值为t的值,t的类型必须是容器C的元素类型或者可以转换为该类型,只适用于顺序容器;
C c(n); 创建具有n个值初始化元素的容器c,元素类型为值n的类型,只适用于顺序容器;
注:* 在使用迭代器复制元素时,不要求双方容器类型相同,容器内元素类型也可以不同,只要元素类型可以相互转换即可;
* 迭代器范围[b,e)是左闭右开区间,即e所指的元素并未被复制,e只是提供了停止复制的条件;
b)元素类型约束:
元素类型必须满足:
元素类型必须支持赋值;
元素类型的对象必须可以复制;
关联容器的键类型必须且只要实现<操作符即可.
注:*大多数类型都能满足上述最低限制的约束.例外,引用不支持一般意义上的赋值,IO库类型不支持复制或赋值,所以两者以及auto_ptr类型都不能作为容器的元素类型.
2 迭代器
一种数据类型,用于遍历容器内元素,标准库容器都有自己的迭代器,配合算法使用.迭代器是标准库容器类型的配套设施.
a)迭代器范围是一个左闭右开的区间,即[b,e);
b)一些容器操作会使指向容器元素的迭代器失效,要特别注意.
c)const_iterator迭代器和const迭代器的区别;
注:*迭代器往往和容器及泛型算法结合使用,本节仅简单描述,后面会有详尽的介绍.
3 顺序容器的操作
a)begin和end操作:
c.begin(),c.end(),c.rbegin(),c.rend();
非const版本:vector<string>::iterator = c.begin();
vector<string>::reverse_iterator = c.rbegin();
const版本: vector<string>::const_iterator = c.begin();
vector<string>::const_reverse_iterator = c.rbegin();
b)添加操作:
c.push_back();在容器尾部添加值为t的元素,返回void;
c.push_front();在容器头部添加值为t的元素,返回void,
只适用于list和deque;
c.insert(p,t);在迭代器p所指向的元素前面插入值为t的元素,返回指向t的迭代器;
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的元素,返回void;
c.insert(p,b,e);在迭代器p所指向的元素前面插入由迭代器b和e标记的范围内的元素,返回void;
注:*添加元素可能会使迭代器失效,所以每次操作之后都应该及时更新迭代器;
c)容器大小:
c.size();返回容器内元素个数,返回类型为c::size_type;
c.max_size();返回容器内最多可容纳的元素个数,返回类型为c::size_type;
c.empty();测试容器内是否有元素;
c.resize(n);调整容器大小,使其能容纳n个元素;
c.resize(n,t);调整容器大小,使其能容纳n个元素,新添加元素以t初始化;
注:*c.resize(n)中,当n < c.size(),删除多出来的元素;否则,采用值初始化添加新元素;
*c.reserve(n);仅调整c的最大容量,并不初始化元素;
*c.resize(n)和c.resize(n,t)可能会使迭代器失效;
d)访问元素:
c.front();返回容器内第一个元素的引用,如果c为空,该操作未定义;
c.back();返回容器内最后一个元素的引用,如果c为空,该操作未定义;
c[n];和c.at(n);返回下标为n的元素的引用,n越界时,该操作未定义,只用于vector和deque;
e)删除元素:
c.erase(p);删除迭代器p指向的元素,返回一个指向被删除元素后面的元素的迭代器;
c.erase(b,e);删除迭代器b和e标记范围内的所有元素,返回一个指向被删除元素段后面的元素的迭代器;
c.clear();删除容器内的所有元素,返回void;
c.pop_back();删除容器的最后一个元素,返回void;
c.pop_front();删除容器的第一个元素,返回void,只适用于list和deque;
注:*删除元素可能会使迭代器失效,所以每次操作之后都应该及时更新迭代器;
f)赋值操作:
cl = c2;删除cl的所有元素,将c2的所有元素复制给c1,c1和c2的容器类型及元素类型必须相同;
cl.swap(c2);交换c1和c2中的所有元素,c1和c2的容器类型及元素类型必须相同;
c.assign(b,e);重新给c赋值,内容为b和e所标记范围内的元素,b和e必须不是指向c中的元素的迭代器;
c.assign(n,t);将c中的元素重新设置为n个值为t的元素;
注:*赋值和assign操作会使左操作数中的迭代器失效,但是swap操作后,迭代器仍然指向相同的元素;
*swap操作在常量时间内完成,没有移动任何元素;
4 vector容器的自增长
vector预留了额外的存储区,用于存放新添加的元素,当现有的空间用完之后再自动重新分配存储空间.capacity()和reserve()使程序员可以和vector的内存分配的实现部分交互工作.
a)c.capacity();获取c在要分配更多的存储空间之前所能容纳的元素总数;
b)c.reserve(n);c应该预留n个元素的存储空间;
注:*c.resize(n);和c.reserve(n);的区别很微妙,前者对多出来的新元素进行值初始化;后者仅仅调整存储空间,而不进行任何初始化.
*c.max_size();和c.capacity();的区别也很微妙.简单的说,c.max_size();是c.capacity();的最大值,前者是一个常量,值取决于操作系统或C 库的实现,而后者则是一个变量.
www.cplusplus.com/reference/stl/vector/max_size/有例子程序.
*c.size(); <= c.capacity(); <= c.max_size();
5 顺序容器的选用
a)顺序容器的特点:
vector容器可以实现高效的随机访问,但是除了容器尾部外,在其他任何位置添加和删除元素却很低效;
list容器可以实现高效的添加删除,但是随机访问的效率却很低;
deque容器支持对所有元素的随机访问,在容器的首部和尾部可以高效地添加删除元素,但是在中间位置添加删除元素却又很低效.
注:*应用中占优势的操作将决定使用哪种类型的容器.
6 容器适配器
适配器概念的定义:是一种标准库类型,函数或迭代器,使一种标准库类型,函数或迭代器的行为类似于另一种标准库类型,函数或迭代器.本质上,适配器是使一种事物的行为类似于另一种事物行为的机制.容器适配器在其基础容器上定义一个新的接口,使基础容器拥有另一种不同容器的工作方式.