首页 > STL > STL序列式容器 阅读:20,857

C++序列式容器(STL序列式容器)是什么

所谓序列容器,即以线性排列(类似普通数组的存储方式)来存储某一指定类型(例如 int、double 等)的数据,需要特殊说明的是,该类容器并不会自动对存储的元素按照值的大小进行排序。

需要注意的是,序列容器只是一类容器的统称,并不指具体的某个容器,序列容器大致包含以下几类容器:
  • array<T,N>(数组容器):表示可以存储 N 个 T 类型的元素,是 C++ 本身提供的一种容器。此类容器一旦建立,其长度就是固定不变的,这意味着不能增加或删除元素,只能改变某个元素的值;
  • vector<T>(向量容器):用来存放 T 类型的元素,是一个长度可变的序列容器,即在存储空间不足时,会自动申请更多的内存。使用此容器,在尾部增加或删除元素的效率最高(时间复杂度为 O(1) 常数阶),在其它位置插入或删除元素效率较差(时间复杂度为 O(n) 线性阶,其中 n 为容器中元素的个数);
  • deque<T>(双端队列容器):和 vector 非常相似,区别在于使用该容器不仅尾部插入和删除元素高效,在头部插入或删除元素也同样高效,时间复杂度都是 O(1) 常数阶,但是在容器中某一位置处插入或删除元素,时间复杂度为 O(n) 线性阶;
  • list<T>(链表容器):是一个长度可变的、由 T 类型元素组成的序列,它以双向链表的形式组织元素,在这个序列的任何地方都可以高效地增加或删除元素(时间复杂度都为常数阶 O(1)),但访问容器中任意元素的速度要比前三种容器慢,这是因为 list<T> 必须从第一个元素或最后一个元素开始访问,需要沿着链表移动,直到到达想要的元素。
  • forward_list<T>(正向链表容器):和 list 容器非常类似,只不过它以单链表的形式组织元素,它内部的元素只能从第一个元素开始访问,是一类比链表容器快、更节省内存的容器。

注意,其实除此之外,stack<T> 和 queue<T> 本质上也属于序列容器,只不过它们都是在 deque 容器的基础上改头换面而成,通常更习惯称它们为容器适配器,有关它们的介绍,会放到后续章节中。

图 1 说明了可供使用的序列容器以及它们之间的区别。


图 1 标准的序列容器

图 1 中每种类型容器的操作都可以高效执行,但进行除此之外的其他操作,效率会稍差一些。在本章的剩余部分,会详细介绍每一类序列容器的具体用法。

容器中常见的函数成员

序列容器包含一些相同的成员函数,它们的功能也相同,本教程会在某个容器的上下文中详细介绍下面的每个函数,但对于每种类型的容器不会重复介绍它们的细节。

表 2 展示了 array、vector 和 deque 容器的函数成员,它们中至少有两个容器实现了同样的函数成员。

表 2 array、vector 和 deque 容器的函数成员
函数成员 函数功能 array<T,N> vector<T> deque<T>
begin() 返回指向容器中第一个元素的迭代器。
end() 返回指向容器最后一个元素所在位置后一个位置的迭代器,通常和 begin() 结合使用。
rbegin() 返回指向最后一个元素的迭代器。
rend() 返回指向第一个元素所在位置前一个位置的迭代器。
cbegin() 和 begin() 功能相同,只不过在其基础上,增加了 const 属性,不能用于修改元素。
cend() 和 end() 功能相同,只不过在其基础上,增加了 const 属性,不能用于修改元素。
crbegin() 和 rbegin() 功能相同,只不过在其基础上,增加了 const 属性,不能用于修改元素。
crend() 和 rend() 功能相同,只不过在其基础上,增加了 const 属性,不能用于修改元素。
assign() 用新元素替换原有内容。 -
operator=() 复制同类型容器的元素,或者用初始化列表替换现有内容。
size() 返回实际元素个数。
max_size() 返回元素个数的最大值。这通常是一个很大的值,一般是 232-1,所以我们很少会用到这个函数。
capacity() 返回当前容量。 - -
empty() 判断容器中是否有元素,若无元素,则返回 true;反之,返回 false。
resize() 改变实际元素的个数。 -
shrink _to_fit() 将内存减少到等于当前元素实际所使用的大小。 -
front() 返回第一个元素的引用。
back() 返回最后一个元素的引用。
operator[]() 使用索引访问元素。
at() 使用经过边界检査的索引访问元素。
push_back() 在序列的尾部添加一个元素。 -
insert() 在指定的位置插入一个或多个元素。 -
emplace() 在指定的位置直接生成一个元素。 -
emplace_back() 在序列尾部生成一个元素。 -
pop_back() 移出序列尾部的元素。 -
erase() 移出一个元素或一段元素。 -
clear() 移出所有的元素,容器大小变为 0。 -
swap() 交换两个容器的所有元素。
data() 返回指向容器中第一个元素的指针 -

列表中 - 表明对应的容器并没有定义这个函数。

list 和 forward_list 容器彼此非常相似,forward_list 中包含了 list 的大部分成员函数,而未包含那些需要反向遍历的函数。表 3 展示了 list 和 forward_list 的函数成员。

表 3 list 和 forward_list 的函数成员
函数成员 函数功能 list<T> forward_list<T>
begin() 返回指向容器中第一个元素的迭代器。
end() 返回指向容器最后一个元素所在位置后一个位置的迭代器。
rbegin() 返回指向最后一个元素的迭代器。 -
rend() 返回指向第一个元素所在位置前一个位置的迭代器。 -
cbegin() 和 begin() 功能相同,只不过在其基础上,增加了 const 属性,不能用于修改元素。
before_begin() 返回指向第一个元素前一个位置的迭代器。 -
cbefore_begin() 和 before_begin() 功能相同,只不过在其基础上,增加了 const 属性,即不能用该指针修改元素的值。 -
cend() 和 end() 功能相同,只不过在其基础上,增加了 const 属性,不能用于修改元素。
crbegin() 和 rbegin() 功能相同,只不过在其基础上,增加了 const 属性,不能用于修改元素。 -
crend() 和 rend() 功能相同,只不过在其基础上,增加了 const 属性,不能用于修改元素。 -
assign() 用新元素替换原有内容。
operator=() 复制同类型容器的元素,或者用初始化列表替换现有内容。
size() 返回实际元素个数。 -
max_size() 返回元素个数的最大值,这通常是一个很大的值,一般是 232-1,所以我们很少会用到这个函数。
resize() 改变实际元素的个数。
empty() 判断容器中是否有元素,若无元素,则返回 true;反之,返回 false。
front() 返回容器中第一个元素的引用。
back() 返回容器中最后一个元素的引用。 -
push_back() 在序列的尾部添加一个元素。 -
push_front() 在序列的起始位置添加一个元素。
emplace() 在指定位置直接生成一个元素。 -
emplace_after() 在指定位置的后面直接生成一个元素。 -
emplace_back() 在序列尾部生成一个元素。 -
cmplacc_front() 在序列的起始位生成一个元索。
insert() 在指定的位置插入一个或多个元素。 -
insert_after() 在指定位置的后面插入一个或多个元素。 -
pop_back() 移除序列尾部的元素。 -
pop_front() 移除序列头部的元素。
reverse() 反转容器中某一段的元素。
erase() 移除指定位置的一个元素或一段元素。 -
erase_after() 移除指定位置后面的一个元素或一段元素。 -
remove() 移除所有和参数匹配的元素。
remove_if() 移除满足一元函数条件的所有元素。
unique() 移除所有连续重复的元素。
clear() 移除所有的元素,容器大小变为 0。
swap() 交换两个容器的所有元素。
sort() 对元素进行排序。
merge() 合并两个有序容器。
splice() 移动指定位置前面的所有元素到另一个同类型的 list 中。 -
splice_after() 移动指定位置后面的所有元素到另一个同类型的 list 中。 -

注意,大家没有必要死记这些表,它们仅供参考。在深入了解到容器是如何组织元素以后,你会本能地知道哪个容器能使用哪些成员函数。

编程帮,一个分享编程知识的公众号。跟着站长一起学习,每天都有进步。

通俗易懂,深入浅出,一篇文章只讲一个知识点。

文章不深奥,不需要钻研,在公交、在地铁、在厕所都可以阅读,随时随地涨姿势。

文章不涉及代码,不烧脑细胞,人人都可以学习。

当你决定关注「编程帮」,你已然超越了90%的程序员!

编程帮二维码
微信扫描二维码关注