计算机容器技术心得体会

简介

容器是编程使用频率非常高的一种数据结构，必要的了解STL容器能帮助我们更好的使用，在对应的场景中使用最为恰当的容器能够提升程序的运行效率。

序列式容器

vector

vector<T>（向量容器）

1. 数据结构
2. 内存分配情况

vector<T>是一种可变长的容器，那么它是如何做到可变长的呢？步骤如下：
       1. 首先vector中没有插入元素时，那么他的空间大小为0，当插入一个元素这时控件不够，产生一个类型长度的空间，这时空间大小为1；
       2. 插入第二个发现空间又不够，那么就分配一个2倍大小的空间，将原来的数据拷贝过来，删除原来的空间，这时空间大小为2；
       3. 插入第三个发现空间又不够，那么就分配一个原来2倍大小的空间，将原来的数据拷贝，删除原来的空间，这时空间大小为4；
       4. 插入第四个发送空间是够的无需重新分配，插入第五个发现又不够，以此类推进行2倍空间增长分配，达到动态分配控件的作用；

vector<int> vt ;
    vt.push_back(1); // 第一次插入数据
    cout <<"capacity size :" <<  vt.capacity() << endl ;
    vt.push_back(2); // 第二次插入数据
    cout <<"capacity size :" << vt.capacity() << endl ;
    vt.push_back(3); // 第三次插入数据
    cout <<"capacity size :" << vt.capacity() << endl;
    vt.push_back(4); // 第四次插入数据
    cout <<"capacity size :" << vt.capacity() << endl;
    vt.push_back(5); // 第五次插入数据
    cout <<"capacity size :" << vt.capacity() << endl;

3. 优缺点

优点	缺点
由于是动态分配空间，所以节省空间	当空间不足是要进行重新开辟空间，拷贝，删除等操作
在最后面插入或者删除数据比较快、查询速度比较快	从中间插入或者删除数据比较慢，因为插入或者删除数据后面的数据要整体向前或者向后移动

4. 测试

vector<int> vt ;

    clock_t timeStart =  clock();
    for(int i = 0 ; i < 10000000 ; ++ i) // 插入一千万条数据
        vt.push_back(i);

    cout << "push_back milli seconds : " << clock() - timeStart  << endl;

    timeStart =  clock();
    find(vt.begin(),vt.end(),23675);
    cout << "find milli seconds : " << clock() - timeStart << endl ;

可以看到插入1000万条数据时间为700多毫秒，但是查询一个数据的时间几乎小于1ms；

array

array<T,size> 定长数组容器

1. 数据结构
2. 内存分配空间
   这里有个有趣的东西，假如数组是在函数内定义，那么其开辟的空间不能超过栈的空间大小（一般栈的空间大小为1M或者2M，假如为2M那么申请的空间不能大于1024*1024个字节），否则就会出现段错误，空间不够；但是数组如果放在全局变量，那么其分配的空间在全局区（静态区，大小一般2G），所有可以分配很大的空间。

3. 优缺点

优点	缺点
插入数据快	空间浪费
查询数据很快	地址空间必须连续

4. 测试

array<int,10000000> at; // 在全局区分配空间，空间足够不会报错
int compare(const void *p, const void *q)
{
    return (*(int *)p - *(int *)q);
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    // array<int,10000000> at; // 栈内空间不够报错
    clock_t timeStart =  clock();
    for(int i = 0 ; i < 10000000 ; ++ i) // 插入一千万条数据
        at[i] = i ;
    cout << "insert milli seconds : " << clock() - timeStart  << endl;
    timeStart =  clock();
    int key = 23675;
    bsearch(&key,at.data(),10000000,sizeof(int),compare);
    cout << "find milli seconds : " << clock() - timeStart  << endl;
    return 0;
}

list

list<T>  双向环状链表

1. 数据结构
   
   list::end()是指向最后一个数据的下一个，本身并不存储数据。
2. 内存分配空间
   list是一个双向链表，每添加一个元素就申请一块节点大小的内存地址空间，最后一个元素指向一个多出来的node，该node节点保存最后一个节点的地址和最开始节点的地址。
3. 优缺点

优点	缺点
地址可以不是连续的	每次插入数据都要申请内存空间
插入每一个元素时间复杂度为常数	不支持随机访问

4. 测试

int main(int argc, char *argv[])
{


    list<int> lt; 
    clock_t timeStart =  clock();
    for(int i = 0 ; i < 10000000 ; ++ i) // 插入一千万条数据
        lt.push_back(i);
    cout << "insert milli seconds : " << clock() - timeStart  << endl;
    timeStart =  clock();
    int key = 23675;
    ::find(lt.begin(),lt.end(),key);
    cout << "find milli seconds : " << clock() - timeStart  << endl;
    return 0;
}

5. forward_list
   单向链表

deque

deque<T> 双端队列 ，分段连续

1. 数据结构

2. 内存分配空间

deque是一种可变长的数组容器，原理就是他是由一段一段的连续内存空间串联起来的，每一段内存空间都是连续的，但是段与段之间的地址空间是不连续的。其中有一个中控器map管理器管理段地址。

3. 优缺点

优点	缺点
支持头尾插入删除操作	随机访问能力不太好

4. 测试

int main(int argc, char *argv[])
{
    deque<int> dt; 
    clock_t timeStart =  clock();
    for(int i = 0 ; i < 10000000 ; ++ i) // 插入一千万条数据
        dt.push_back(i);
    cout << "insert milli seconds : " << clock() - timeStart  << endl;
    timeStart =  clock();

    int key = 23675;
    ::find(dt.begin(),dt.end(),key);
    cout << "find milli seconds : " << clock() - timeStart  << endl;
    return 0;
}

5. stack
   先进后出栈，stack 默认情况就是用 deque 实现的。当然，也可以指定用 vector 或 list 实现。
6. queue
   先进先出队列，queue 可以用 list 和 deque 实现，默认情况下用 deque 实现。

关联式容器

map

map<T,T>

1. 数据结构
   map的数据结构是一种红黑树（RB-Tree）
2. 内存分配空间
   map 是关联容器的一种，map 的每个元素都分为关键字和值两部分，容器中的元素是按关键字排序的，并且不允许有多个元素的关键字相同。
3. 优缺点

优点	缺点
检索速度快，key自动排序	不能直接修改 map 容器中的关键字，插入速度会比较慢

Tips：不能直接修改 map 容器中的关键字。因为 map 中的元素是按照关键字排序的，当关键字被修改后，容器并不会自动重新调整顺序，于是容器的有序性就会被破坏，再在其上进行查找等操作就会得到错误的结果。

5. 测试

int main(int argc, char *argv[])
{


    map<int,int> mt;
    clock_t timeStart =  clock();
    for(int i = 0 ; i < 10000000 ; ++ i) // 插入一千万条数据
        mt[i] = i ;
    cout << "insert milli seconds : " << clock() - timeStart  << endl;
    timeStart =  clock();

    int key = 23675;
    mt.find(key);
    cout << "find milli seconds : " << clock() - timeStart  << endl;
    return 0;
}

6. multimap

允许key可以存在相同的值的一种map

set

1. 数据结构

也是一种红黑树（RB-Tree），只是和map的结构不太一样，set的key和value都是同一个值
2. 内存分配空间

3. 优缺点

优点	缺点
检索速度快，key自动排序	不能直接修改 map 容器中的关键字，插入速度会比较慢

4. 测试

int main(int argc, char *argv[])
{


    set<int> st;
    clock_t timeStart =  clock();
    for(int i = 0 ; i < 10000000 ; ++ i) // 插入一千万条数据
        st.insert(i);
    cout << "insert milli seconds : " << clock() - timeStart  << endl;
    timeStart =  clock();

    int key = 23675;
    st.find(key);
    cout << "find milli seconds : " << clock() - timeStart  << endl;
    return 0;
}

5. multiset

可以插入相同的值

如有出现错误还望指正，多谢！！！