基础容器 Alpine

容器

顺序容器	数据结构
vector<T>	可变大小向量
list<T>	双向链表
forward_list<T>	单向链表
deque<T>	双端队列

forward_list 是一种专为空链表和极短链表优化过的数据结构，一个空forward_list只占用一个内存字。不提供insert()、erase()、emplace()，而提供 *_after 系列操作；不提供back()、push_back()、pop_back()、emplace_back()；不提供reverse_iterator、const_reverse_iterator、rbegin()、crbegin()、crend()、size()

有序关联容器	数据结构
map<K,V>	关联数组
multimap<K,V>	允许重复关键字的map
set<T>	集合
multiset<T>	允许重复值的集合

multi*系列关联容器或集合不提供 [] 和 at()

无序关联容器	数据结构
unordered_map<K,V>	采用哈希搜索的map
unordered_multimap<K,V>	采用哈希搜索的multimap
unordered_set<T>	采用哈希搜索的set
unordered_multiset<T>	采用哈希搜搜的multiset

unordered_* 系列关联容器不提供 <、<=、>、>=

容器适配器	数据结构
priority_queue<T,C,Cmp>	T 的优先队列；Cmp是优先级函数类型，默认 std::less<T>
queue<T,C>	T 的队列；支持 push() 和 pop() 操作；容器类型C默认std::deque<T>
stack<T,C>	T的栈；支持 push() 和 pop() 操作；容器类型C默认std::deque<T>

T：value_type

一、vector

1.一个vector就是一个给定类型元素的序列，元素在内存中是连续存储的，进行元素的删除插入操作时其他元素可能会移动

2.用一组值来初始化vector（值的类型必须与vector元素类型符合）

//Entry代表“电话簿”结构体，包含string型名字，int型号码
vector<Entry> phone_book = {
    {"David Hume",123456},
    {"Karl Poper",234567},
    {"Bertrand Arthur William Russell",345678}
};

可以通过下标运算符访问元素，如phone_book[0]
可以返回元素的数目，如phone_book.size()
遍历vector元素，for(const auto& x : phone_book)
定义vector时可设置初始大小：

vector<int> v1 = {1, 2, 3,4};   //size为4
vector<string> v2;              //size为0
vector<Shape> v3(23);           //显示给出size为23；元素初值是nulptr
vector<double> v4(32, 9.9);     //显示size为32，元素初值是9.9（32个元素全部初始为9.9）

vector的初始大小随着程序的执行可以被改变
在赋值和初始化时，vector可以被拷贝，如vector<Entry> book2 = phone_book;
拷贝和移动vector是通过构造函数和赋值运算符实现的，vector的赋值过程包括拷贝其中的元素
4.方法1：vector.push_back()，它向vector末尾追加一个新元素
5.元素
vector<T>中，元素T可为：内置数据类型（char、int、double）、用户自定义类型（string、Entry、list<int>、Matrix<double,2>）、指针类型
6.范围检查
标准库vector不进行范围检查（可能越界），可以自定义范围检查

二、list

1.list是一个双向链表

如果希望在一个序列中添加和删除元素的同时无须移动其他元素，则应使用list，电话簿插入删除频繁可使用list

//Entry代表“电话簿”结构体，包含string型名字name，int型号码number
list<Entry> phone_book = {
    {"David Hume",123456},
    {"Karl Poper",234567},
    {"Bertrand Arthur William Russell",345678}
};

2.一般不用下标操作来访问链表元素
3.遍历链表list，for(const auto& x : phone_book)：

int get_number(const string& s){
    for(const auto& x : phone_book)
        if(x.name == s)
            return x.number;
    return 0;
}

每个标准库容器都提供begin()和end()函数，显示地使用迭代器遍历list（p为指针）

int get_number(const string& s){
    for(auto p=phone_book.begin();p!=phone_book.end();++p)
        if(p->name == s)
            return p->number;
    return 0;
}

4.方法1，添加元素：

phone_book.insert(p,ee);    //将ee添加到p指向的元素之前

5.方法2，删除元素：

phone_book.erase(q);    //删除q指向的元素

6.当只需要一个元素序列，数据量较小时，应该使用vector（vector无论遍历如find()和count()、排序sort()、搜索binary_search()都优于list）

三、map

1.map是一个搜索树（红黑树），也称为关联数组或字典，通常用平衡二叉树实现

//map是值对的容器，（key，value）
map<string,int> phone_book {
    {"David Hume",123456},
    {"Karl Poper",234567},
    {"Bertrand Arthur William Russell",345678}
};

2.map支持下标操作（本质上是一次搜索），下标值应为map的第一个类型key，得到与关键字关联的值value，若key值不存在则向map插入一个新元素，复杂度O(log(n))

int get_number(const string& s){
    return phone_book[s];
}

四、unordered_map 无序容器

1.初始化

unordered_map<string,int> phone_book {
    {"David Hume",123456},
    {"Karl Poper",234567},
    {"Bertrand Arthur William Russell",345678}
};

2.下标操作

int get_number(const string& s){
    return phone_book[s];
}

五、set 集合：每个元素只出现一次，且自动由小到大排列

set<string> dict;

五、容器的大小和容量

大小是指容器中的元素数目；容器是指在重新分配更多内存之前容器能够保存的元素数目

方法	含义
x = c.size()	x 是 c 的元素数目
c.empty()	c为空吗
x = c.max_size()	x 是 c 的最大可能元素数目
x = c.capacity()	x 是为 c 分配的空间大小；只适用于 vector 和 string
c.reserve(n)	为 c 预留 n 个元素的空间；只适用于 vector 和 string
c.resize(n)	将 c 的大小改变为 n；将增加的元素初始化为默认元素值；只适用于顺序容器和string
c.resize(n,v)	将 c 的大小改变为 n；将增加的元素初始化为 v；只适用于顺序容器和string
c.shrink_to_fit()	令 c.capacity() 等于 c.size()；只适用于 vector、deque、string
c.clear()	删除 c 的所有元素

在改变大小或容量时，元素可能会被移动到新的存储位置。这意味着指向元素的迭代器、指针、引用，可能会失效（即，指向旧元素的位置）

六、栈操作

标准 vector、deque、list（不包括 forward_list 和关联容器）提供了高效的元素序列尾部操作：

栈操作	含义
c.push_back(x)	将 x 添加到 c 的尾元素之后（使用拷贝或移动）
c.pop_back()	删除 c 的尾元素
c.emplace_back(args)	用 args 构造一个对象，将它添加到 c 的尾元素之后