一篇文章徹底搞懂C++常見容器
1.概述
C++容器屬於STL（標準模板庫）中的一部分（六大組件之一），從字面意思理解，生活中的容器用來存放（容納）水或者食物，東西，而C++中的容器用來存放各種各樣的數據，不同的容器具有不同的特性，下圖（思維導圖）中列舉除瞭常見的幾種C++容器，而這部分C++的容器與python中的序列有很多相似之處，也許這也很好地印證瞭江湖上“C生萬物”的說法。因本人是學完python後才學C++的，突然有種：“山重水復疑無路，柳暗花明又一村”的感覺。因為python是偏向於頂層的語言，那時候什麼迭代器，生成器之類的東西都不是非常清楚，然後在C++中又遇到瞭類似內容，便有瞭更好的理解，也許這就是很多人不建議初學者學習python的原因吧。
2.容器詳解
2.1vector（向量）
從這個命名就可以很好地理解，在線性代數中，向量是一維的結構，而在容器中，向量也是看似一維的存儲形式。可以理解為長度可變的數組。隻不過在尾部增刪數據的時候效率最高，其他位置增刪數據則效率較低。舉個例子（開胃菜）：
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
// 程序的主函數
int main()
{
vector<int> V;
V.push_back(1);
V.push_back(2);
V.push_back(1);
V.push_back(2);
cout << V[0] << endl;
system("pause");
return 0;
}
打印輸出：1。
從上面的例子可以看出，向量和數組的用法極其類似。當然，容器還有一個極其好用的功能，就是容器的嵌套使用。
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
// 程序的主函數
int main()
{
vector<vector<int>> V;
vector<int> sub_V;
sub_V.push_back(1);
sub_V.push_back(2);
sub_V.push_back(1);
V.push_back(sub_V);
cout << V[0][1] << endl;
system("pause");
return 0;
}
打印輸出2這個時候的向量可以看作是一個二維數組，當然比二維數組更加靈活、強大。
當然向量容器還有其他更加豐富的操作。比如：
int size = vec1.size(); //元素個數
bool isEmpty = vec1.empty(); //判斷是否為空
vec1.insert(vec1.end(),5,3); //從vec1.back位置插入5個值為3的元素
vec1.pop_back(); //刪除末尾元素
vec1.erase(vec1.begin(),vec1.end());//刪除之間的元素，其他元素前移
cout<<(vec1==vec2)?true:false; //判斷是否相等==、！=、>=、<=...
vector<int>::iterator iter = vec1.begin(); //獲取迭代器首地址
vector<int>::const_iterator c_iter = vec1.begin(); //獲取const類型迭代器
vec1.clear(); //清空元素
舉個最常見的例子：
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
// 程序的主函數
int main()
{
vector<int> V;
V.push_back(1);
V.push_back(2);
V.push_back(3);
for (vector<int>::iterator it = V.begin(); it != V.end(); it++)
cout << *it << " ";
cout << endl;
cout << "==========================" << endl;
V.insert(V.begin() + 2,10);
for (vector<int>::iterator it = V.begin(); it != V.end(); it++)
cout << *it << " ";
system("pause");
return 0;
}
註意如果不是在其尾部插入數據，要傳入插入位置的迭代器。
打印輸出：
2.2deque（雙端隊列）
deque，顧名思義，從前後兩端都可以進行數據的插入和刪除操作，同時支持數據的快速隨機訪問。舉個例子：
#include <iostream>
#include <deque>
using namespace std;
// 程序的主函數
int main()
{
deque<int> D;
D.push_back(1);
D.push_back(2);
D.push_back(3);
for (deque<int>::iterator it = D.begin(); it != D.end(); it++)
cout << *it << " ";
cout << endl;
cout << "============在其索引2的位置插入10：" << endl;
D.insert(D.begin() + 2,10);
for (deque<int>::iterator it = D.begin(); it != D.end(); it++)
cout << *it << " ";
cout << endl;
cout << "============在其頭部插入0：" << endl;
D.push_front(0);
for (deque<int>::iterator it = D.begin(); it != D.end(); it++)
cout << *it << " ";
cout << endl;
cout << "============在其頭部彈出0：" << endl;
D.pop_front();
for (deque<int>::iterator it = D.begin(); it != D.end(); it++)
cout << *it << " ";
system("pause");
return 0;
}
打印輸出：
2.3list（列表）
列表是用雙向鏈表實現的，所謂的雙向鏈表，指的是既可以從鏈表的頭部開始搜索找到鏈表的尾部，也可以進行反向搜索，從尾部到頭部。這使得list在任何位置插入和刪除元素都變得非常高效，但是隨機訪問速度變得非常慢，因為保存的地址是不連續的，所以list沒有重載[]運算符，也就是說，訪問list元素的時候，再也不像向量和雙端隊列那麼方便，不可以像我們以前在C語言的時候，訪問數組那樣對其元素進行訪問。
一起來看個例子：
#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
// 程序的主函數
int main()
{
//list的創建和初始化
list<int> lst1; //創建空list
list<int> lst2(3); //創建含有三個元素的list
list<int> lst3(3, 2); //創建含有三個元素的值為2的list
list<int> lst4(lst3); //使用lst3初始化lst4
list<int> lst5(lst3.begin(), lst3.end()); //同lst4
cout << "lst4中的元素有：" << endl;
for (list<int>::iterator it = lst4.begin(); it != lst4.end(); it++)
cout << *it << " ";
cout << endl;
cout << "lst5中的元素有：" << endl;
for (list<int>::iterator it = lst5.begin(); it != lst5.end(); it++)
cout << *it << " ";
cout << endl;
system("pause");
return 0;
}
運行，打印輸出：
然後再來看一個元素的添加，排序的例子。
#include <iostream>
#include <list>
#include <vector>
using namespace std;
// 程序的主函數
int main()
{
//list的創建和初始化
list<int> lst1; //創建空list
for(int i = 0; i < 10; i++)
lst1.push_back(9-i); //添加值
cout << "lst1中的元素有：" << endl;
for (list<int>::iterator it = lst1.begin(); it != lst1.end(); it++)
cout << *it << " ";
cout << endl;
cout << "對lst1中的元素進行排序：" << endl;
lst1.sort();
for (list<int>::iterator it = lst1.begin(); it != lst1.end(); it++)
cout << *it << " ";
cout << endl;
cout << "在索引為5的地方插入999：" << endl;
list<int>::iterator insert_it = lst1.begin();
for (int i = 0; i < 5; i++)
insert_it++;
lst1.insert(insert_it, 3, 999);
for (list<int>::iterator it = lst1.begin(); it != lst1.end(); it++)
cout << *it << " ";
cout << endl;
cout << "刪除相鄰重復元素後：" << endl;
lst1.unique(); //刪除相鄰重復元素
for (list<int>::iterator it = lst1.begin(); it != lst1.end(); it++)
cout << *it << " ";
cout << endl;
system("pause");
return 0;
}
運行後，打印輸出：
特別註意，由於list的底層是雙向鏈表，因此insert操作無法直接像向量和雙端隊列一樣直接插入數據，隻能通過迭代器的自加移動到相應位置，再插入數據。
2.4 array（數組）
array和C語言中的數組沒有太大的區別，建立後隻能存儲一種類型的數據，且不能改變大小。比較簡單，舉個例子：
#include <iostream>
#include <string>
#include <array>
using namespace std;
// 程序的主函數
int main()
{
array<int, 4> arr = {1, 3, 2};
cout << "arr values:" << std::endl;
for (array<int, 4>::iterator it = arr.begin(); it != arr.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
cout << "sizeof(arr) = " << sizeof(arr) << endl;
cout << "size of arr = " << arr.size() << endl;
cout << "max size arr = " << arr.max_size() << endl;
cout << "empty = " << (arr.empty() ? "no" : "yes") << endl;
system("pause");
return 0;
}
當然，最常見的，array也支持嵌套，可以采用這樣的方式來構建二維（多維）數組，由於比較簡單，就不舉例瞭。
2.5 string（字符串）
與vector相似的容器。專門用於保存字符。隨機訪問快。尾部插入刪除快。在部分說法中，string不算是STL容器，但是為瞭內容的完整性，我們還是將其一並學習。
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
// 程序的主函數
int main()
{
string s1 = "Bob:";
string s2("hellow world!");
for (int i = 0; i < s1.size(); i++)
{
cout << s1[i];
}
cout << endl;
for (int i = 0; i < s2.size(); i++)
{
cout << s2[i];
}
cout << endl;
cout << s1 + s2 << endl;
s1.insert(s1.size(),"you say ");
cout << s1 + s2 << endl;
system("pause");
return 0;
}
運行，打印輸出如下：
通過以上例子可以發現，與我們在C語言中學習的string並沒有多少區別，其實本身區別也不是很大，隻是在創建瞭之後還可以添加元素（盲猜是新創建瞭一個同名的string，僅此而已），且添加元素的方式也很簡單，直接通過insert(插入位置，需要添加的字符串)這樣的格式添加即可。上面一個例子是從末尾添加的，所以索引肯定是s1.size()。當然還有字符串的相加，字符串的比較等，都是屬於更為基礎的內容，沒有添加到例子當中去，感興趣的同學可以自己找資料去學習。
2.6 map（映射）
map容器和python中的字典非常類似，或者說一模一樣。都是通過鍵值對的方式來存儲和訪問數據的，底層是通過紅黑樹來實現的。先來看個map的創建以及初始化的例子。
#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
using namespace std;
// 程序的主函數
int main()
{
//map的創建和初始化
//第一種：用insert函數插入pair數據：
map<int, string> my_map;
my_map.insert(pair<int, string>(1, "first"));
my_map.insert(pair<int, string>(2, "second"));
//第二種：用insert函數插入value_type數據：
my_map.insert(map<int, string>::value_type(3, "first"));
my_map.insert(map<int, string>::value_type(4, "second"));
//第三種：用數組的方式直接賦值：
my_map[5] = "first";
my_map[6] = "second";
map<int, string>::iterator it; //迭代器遍歷
for (it = my_map.begin(); it != my_map.end(); it++)
cout << it->first << "->" <<it->second << endl;
system("pause");
return 0;
}
運行，打印輸出如下結果：
從以上結果可以看出，其中數組直接賦值的方法最簡單直接，最容易理解。當然map保存的是鍵值對，所以前面的int類型數據（key）並不代表其位置。比方說，我們將其中的int修改為float也是可以的。代碼如下：
#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
using namespace std;
// 程序的主函數
int main()
{
//map的創建和初始化
//第一種：用insert函數插入pair數據：
map<float, string> my_map;
my_map.insert(pair<float, string>(1, "first"));
my_map.insert(pair<float, string>(2, "second"));
//第二種：用insert函數插入value_type數據：
my_map.insert(map<float, string>::value_type(3, "first"));
my_map.insert(map<float, string>::value_type(4, "second"));
//第三種：用數組的方式直接賦值：
my_map[5.3] = "first";
my_map[6.6] = "second";
map<float, string>::iterator it; //迭代器遍歷
for (it = my_map.begin(); it != my_map.end(); it++)
cout << it->first << "->" <<it->second << endl;
system("pause");
return 0;
}
當然，同其他的容器類型一樣，map同樣支持嵌套，比如：
#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
using namespace std;
// 程序的主函數
int main()
{
//map的嵌套用法
map<int,map<int,string>> my_map;
my_map[1][1] = "張三";
my_map[1][2] = "李四";
my_map[1][3] = "王五";
for (map<int, map<int, string>>::iterator it = my_map.begin(); it != my_map.end(); it++)
{
for (map<int, string>::iterator in_it = it->second.begin(); in_it != it->second.end(); in_it++)
{
cout << it->first << "年級" << in_it->first << "號同學：" << in_it->second << endl;
}
}
cout << endl;
system("pause");
return 0;
}
運行，打印輸出如下：
還有一個很重要的問題，就是map元素的刪除。map元素的刪除有好多種方法，下面僅僅列舉 常見幾種。
#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
using namespace std;
void printMap(const map<string, int>& students)
{
for (auto ii = students.begin(); ii != students.end(); ii++)
{
cout << "姓名:" << ii->first
<< " \t詩作: " << ii->second << "篇"
<< endl;
}
cout << endl;
}
int main(int argc, char* argv[]) {
map<string, int> students;
students["李白"] = 346;
students["杜甫"] = 300;
students["王維"] = 200;
students["李商隱"] = 113;
students["杜牧"] = 156;
cout << "原map:" << endl;
printMap(students);
students.erase("李白");
cout << "刪除 李白 後：" << endl;
printMap(students);
students.erase(std::begin(students));
cout << "刪除第一個元素後：" << endl;
printMap(students);
map<string, int>::iterator iter = students.find("杜牧");
students.erase(iter);
cout << "刪除杜牧後：" << endl;
printMap(students);
system("pause");
return 0;
}
運行後，打印輸出：
從上面的例子也可以看出，map中的鍵值對不一定是按照我們創建的順序保存數據，map會按照key的值內部進行排序，但是保持其鍵值對的對應關系不變。
2.7 set（集合）
set也是一種關聯性容器，它同map一樣，底層使用紅黑樹實現，插入刪除操作時僅僅移動指針即可，不涉及內存的移動和拷貝，所以效率比較高。從中文名就可以明顯地看出，在set中不會存在重復的元素，若是保存相同的元素，將直接視為無效，我們先來看個簡單的例子（關於set的創建和元素的添加等）：
#include <iostream>
#include <set>
#include <vector>
using namespace std;
// 程序的主函數
int main()
{
vector<int> ivec;
for (vector<int>::size_type i = 0; i != 10; i++) {
ivec.push_back(i);
ivec.push_back(i);
}
set<int> iset(ivec.begin(), ivec.end());
cout << "向量中的元素為：" << endl;
for (vector<int>::iterator it = ivec.begin(); it != ivec.end(); it++)
{
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
cout << "集合中的元素為：" << endl;
for (set<int>::iterator it = iset.begin(); it != iset.end(); it++)
{
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
cout << "向量的大小為：" << endl;
cout << ivec.size() << endl;
cout << "集合的大小為：" << endl;
cout << iset.size() << endl;
system("pause");
return 0;
}
打印輸出：
上面例子的方法，相當於直接將向量的值賦給瞭集合，從而順便創建瞭集合，那麼如果想通過逐一賦值的方式創建集合，又該如何編寫代碼呢？如何清除集合中的元素呢？以及是否知道某元素在集合中呢？同樣我們通過一段代碼來看一下。
#include <iostream>
#include <set>
#include <vector>
#include <string>
using namespace std;
// 程序的主函數
int main()
{
set<string> set1;
set1.insert("the");
//刪除集合
while (!set1.empty())
{
//獲取頭部
set<string>::iterator it = set1.begin();
//打印頭部元素
cout << *it << endl;
//從頭部刪除元素
set1.erase(set1.begin());
}
set<int>set2;
for (int i = 100; i < 110; i++)
set2.insert(i);
cout << "set2中5出現的次數為：";
cout << set2.count(5) << endl;
set2.clear();
cout << "set2清除之後的大小為：";
cout << set2.size() << endl;
system("pause");
return 0;
}
運行，打印輸出：
通過以上的例子可以發現，set可以直接通過insert()方法添加數據，而數據內部是自動排序的，所以不用擔心數據的順序問題，當然也可以像map那樣，通過迭代器添加到指定位置，查詢set中有無該數據可以直接使用count()方法，有則返回1，無則返回0。
3.後記
到此這篇關於徹底搞懂C++常見容器的文章就介紹到這瞭,更多相關C++常見容器內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！