STL中有哪些不同类型的容器（向量，列表，地图，集合等）以及我什么时候应该使用它们？

了解STL容器：综合指南

本文解决了有关c中的标准模板库（STL）容器的常见问题。我们将探索不同的容器类型，选择标准，性能权衡以及典型的用例。

STL中有哪些不同类型的容器（向量，列表，地图，集合等）以及我什么时候应该使用它们？

STL提供各种容器类型，每种都为特定的用例设计。最常见的是：

• std::vector ：一个提供连续内存分配的动态数组。使用其索引（随机访问）访问元素。末尾的插入和删除是有效的（摊销的恒定时间），但是中间的操作是缓慢（线性时间），因为它们需要将后续元素转移。使用std::vector ：

  • 您需要随机访问元素。
  • 您经常在末尾添加或删除元素。
  • 记忆区域对于性能很重要。
  • 您会事先知道大约大小的大小（以避免频繁进行重新移位）。

• std::list ：双关联列表，每个元素都将指针存储给其前身和继任者。列表中任何地方的插入和删除都是有效的（恒定时间），但是随机访问很慢（线性时间）。使用std::list时：

  • 您经常在序列的中间插入或删除元素。
  • 不需要随机访问。
  • 记忆区域不太关键。

• std::map ：一个存储键值对的关联容器，由键排序。它使用类似树状的结构（通常是红黑树）提供有效的基于密钥的查找（对数时间）。使用std::map时：

  • 您需要存储与唯一键关联的数据。
  • 有效的基于密钥的查找至关重要。
  • 您需要按密钥对数据进行排序。

• std::set ：类似于std::map ，但它仅存储没有关联值的唯一键。它还提供有效的基于密钥的查找（对数时间）。使用std::set时：

  • 您需要存储独特元素的集合。
  • 需要有效的会员测试。
  • 您需要对元素进行分类。

• std::unordered_map和std::unordered_set ：这些是基于哈希桌的容器，为插入，删除和查找提供平均恒定时间复杂性。但是，最坏情况的复杂性可以是线性的。使用这些何时以下内容：

  • 您需要非常快速的平均案例查找，插入和删除。
  • 要素的顺序并不重要。
  • 您愿意接受最差的线性时间复杂性的可能性（尽管这很少有良好的哈希功能）。

如何为特定任务选择最有效的STL容器？

选择正确的容器在很大程度上取决于任务的特定要求。考虑以下因素：

• 操作频率：您多久插入，删除，访问，搜索元素？
• 访问模式：您是否主要是通过索引随机访问元素，还是迭代？您需要按密钥搜索吗？
• 内存用法：容器将消耗多少内存？如果预先知道大小，则向量可以提高内存效率。
• 元素顺序：元素顺序重要吗？如果是这样， std::map ， std::set或std::vector可能是合适的。如果不是， std::unordered_map或std::unordered_set可能更快。

不同的STL容器类型之间的性能权衡是什么？

关键性能权衡是：

• 随机访问与顺序访问： std::vector提供快速的随机访问（O（1）），而std::list不（o（o（n）））。
• 插入/删除时间：在std::vector的中间插入和删除速度很慢（o（n）），而在std::list （o（o（1））中，它很快。
• 搜索时间： std::map和std::set提供对数搜索时间（O（log n）），而std::unordered_map和std::unordered_set提供平均恒定时间搜索（O（1））。 std::vector and std::list需要线性搜索（o（n）），除非您有一个分类的std::vector 。

每种STL容器类型（向量，列表，地图，设置）的常见用例是什么？

• std::vector ：存储一系列元素，代表动态数组，实现堆栈或队列（如果仅使用末端），存储游戏板数据。
• std::list ：实现队列或双端队列，维护动作历史记录，代表播放列表。
• std::map ：存储字典或符号表，代表图形的邻接列表，管理游戏字符属性。
• std::set ：存储一组唯一标识符，实现唯一的项目集合，检查是否存在元素。
• std::unordered_map和std::unordered_set ：在哈希表中实现快速查找，缓存经常访问的数据，代表订单不重要时图形的邻接列表。

通过仔细考虑这些因素和权衡，您可以为您的特定编程任务选择最合适的STL容器，从而导致更有效和可维护的代码。

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