C++ vector,list,deque區別

標籤：複用   地址空間   deque   完全   tail   關聯   follow   刪除元素   ima   

　　  在寫C++程式的時候會發現STL是一個不錯的東西，減少了代碼量，使代碼的複用率大大提高，減輕了程式猿的負擔。還有一個就是容器，你會發現要是自己寫一個鏈表、隊列，或者是數組的時候，既要花時間還要操心怎麼去維護，裡面的指標啊，記憶體夠不夠用啊，長度問題，有沒有可能溢出啊等等一系列的問題等著我們去解決，還是比較頭疼的。所以容器的出現解決了這一個問題，它將這些資料結構都封裝成了一個類，只需要加上標頭檔，我們就可以輕鬆的應用，不用那麼複雜，就連指標也被封裝成了迭代器，用起來更方便，更人性化，方便了我們的編程，對於程式員來說還是一大福音！！

          C++中的容器類包括“順序儲存結構”和“關聯儲存結構”，前者包括vector，list，deque等；後者包括set，map，multiset，multimap等。若需要儲存的元素數在編譯器間就可以確定，可以使用數組來儲存，否則，就需要用到容器類了。

1.vector
    連續儲存結構，每個元素在記憶體上是連續的；支援高效的隨機訪問和在尾端插入/刪除操作，但其他位置的插入/刪除操作效率低下；相當於一個數組，但是與數組的區別為：記憶體空間的擴充。vector支援不指定vector大小的儲存，但是數組的擴充需要程式員自己寫。
    vector的記憶體配置實現原理：
    STL內部實現時，首先分配一個非常大的記憶體空間預備進行儲存，即capacity（）函數返回的大小，當超過此分配的空間時再整體重新放分配一塊記憶體儲存（VS6.0是兩倍，VS2005是1.5倍），所以這給人以vector可以不指定vector即一個連續記憶體的大小的感覺。通常此預設的記憶體配置能完成大部分情況下的儲存。
    擴充空間（不論多大）都應該這樣做：
   （1）配置一塊新空間
   （2）將舊元素一一搬往新址
   （3）把原來的空間釋放還給系統
    註：vector 的資料安排以及操作方式，與array 非常相似。兩者的唯一差別在於空間的利用的靈活性。Array 的擴充空間要程式員自己來寫。
    vector類定義了好幾種建構函式，用來定義和初始化vector對象:
    vector<T>  v1;  vector檔案類型為T的對象。預設建構函式v1為空白。
    vector<T> v2(v1);  v2是v1的一個副本。
    vector<T> v3(n, i);  v3包含n個值為i的元素。
    vector<T> v4(n);   v4含有值初始化的元素的n個副本。
2.deque
    連續儲存結構，即其每個元素在記憶體上也是連續的，類似於vector，不同之處在於，deque提供了兩級數組結構， 第一級完全類似於vector，代表實際容器；另一級維護容器的首位地址。這樣，deque除了具有vector的所有功能外，還支援高效的首/尾端插入/刪除操作。
    deque   雙端隊列 double-end queue
    deque是在功能上合并了vector和list。
    優點： (1) 隨機訪問方便，即支援[ ]操作符和vector.at()
                (2) 在內部方便的進行插入和刪除操作
                (3) 可在兩端進行push、pop
    缺點：佔用記憶體多
3.list
    非連續儲存結構，具有雙鏈表結構，每個元素維護一對前向和後向指標，因此支援前向/後向遍曆。支援高效的隨機插入/刪除操作，但隨機訪問效率低下，且由於需要額外維護指標，開銷也比較大。每一個結點都包括一個資訊快Info、一個前驅指標Pre、一個後驅指標Post。可以不分配必須的記憶體大小方便的進行添加和刪除操作。使用的是非連續的記憶體空間進行儲存。
   優點： (1) 不使用連續記憶體完成動態操作。
               (2) 在內部方便的進行插入和刪除操作
               (3) 可在兩端進行push、pop
   缺點： (1) 不能進行內部的隨機訪問，即不支援[ ]操作符和vector.at()
               (2) 相對於verctor佔用記憶體多
   使用區別：
             （1）如果你需要高效的隨即存取，而不在乎插入和刪除的效率，使用vector
             （2）如果你需要大量的插入和刪除，而不關心隨機存取，則應使用list
             （3）如果你需要隨機存取，而且關心兩端資料的插入和刪除，則應使用deque
4.vector VS. list VS. deque：
    a、若需要隨機訪問操作，則選擇vector；
    b、若已經知道需要儲存元素的數目，則選擇vector；
    c、若需要隨機插入/刪除（不僅僅在兩端），則選擇list
    d、只有需要在首端進行插入/刪除操作的時候，還要兼顧隨機訪問效率，才選擇deque，否則都選擇vector。
    e、若既需要隨機插入/刪除，又需要隨機訪問，則需要在vector與list間做個折中-deque。
    f、當要儲存的是大型負責類對象時，list要優於vector；當然這時候也可以用vector來儲存指向對象的指標，
       同樣會取得較高的效率，但是指標的維護非常容易出錯，因此不推薦使用。

問題一：list和vector的區別：
（1）vector為儲存的對象分配一塊連續的地址空間，隨機訪問效率很高。但是插入和刪除需要移動大量的資料，效率較低。尤其當vector中儲存
的對象較大，或者建構函式複雜，則在對現有的元素進行拷貝的時候會執行拷貝建構函式。
（2）list中的對象是離散的，隨機訪問需要遍曆整個鏈表，訪問效率比vector低。但是在list中插入元素，尤其在首尾插入，效率很高，只需要改變元素的指標。

（3）vector是單向的，而list是雙向的；

（4）向量中的iterator在使用後就釋放了，但是鏈表list不同，它的迭代器在使用後還可以繼續用；鏈表特有的；

問題二：deque和vector的區別：

（1）兩端都能夠快速插入和刪除元素。vector只能在尾端進行。

（2）deque的元素存取和迭代器操作會稍微慢一些。因為deque的內部結構會多一個間接過程。

（3）迭代器是特殊的智能指標，而不是一般指標。它需要在不同的區塊之間跳轉。

（4）因為deque使用不止一塊記憶體（而vector必須使用一塊連續記憶體），所以deque的max_size()可能更大。

（5）不支援對容量和記憶體配置時機的控制。

注意：在除了首尾兩端的其他地方插入和刪除元素，都將會導致指向deque元素的任何pointers、references、iterators失效。不過，deque的記憶體重分配優於vector。因為其內部結構顯示不需要複製所有元素。

6、deque的記憶體區塊不再被使用時，會被釋放。deque的記憶體大小是可縮減的。不過，是不是這麼做以及怎麼做由實作版本定義。

問題三：常量容器const
     const vector<int> vec(10);//這個容器裡capacity和size和值都是不能改變的，const修飾的是vector；
     迭代器：const vector<int>::const_iterrator ite; //常量迭代器；
      註：const vector <int> vec(10) —— 與const int a[10]是一回事，意思是vec只有10個元素，不能增加了，裡面的元素也是不能變化的

vector<int> a(10);const vector<int> b(10);a[1]=10;//正確b[1]=10;//錯誤a.resize(20);//正確b.resize(20);//錯誤

問題四：capacity V.S size
    a、capacity是容器需要增長之前，能夠盛的元素總數；只有連續儲存的容器才有capacity的概念（例如vector，deque，string），list不需要capacity。
    b、size是容器當前儲存的元素的數目。
    c、vector預設的容量初始值，以及增長規則是依賴於編譯器的。
問題五：用vector儲存自訂類對象時，自訂類對象須滿足：
    a、有可供調用的無參建構函式（預設的或自訂的）；

    b、有可用的拷貝賦值函數（預設的或自訂的）

問題六：迭代器iterator

     a、vector與deque的迭代器支援算術運算，list的迭代器只能進行++/--操作，不支援普通的算術運算。

     b .向量中的iterator在使用後就釋放了，但是鏈表list不同，它的迭代器在使用後還可以繼續用；鏈表特有的；

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