慎重选择容器类型
- 一、C++提供的容器类型
-
- [1. 标准STL序列容器](#1. 标准STL序列容器)
- [2. 标准STL关联容器](#2. 标准STL关联容器)
- [3. 非标准序列容器](#3. 非标准序列容器)
- [4. 非标准关联容器](#4. 非标准关联容器)
- [5. 标准非STL容器](#5. 标准非STL容器)
- 二、如何选择容器类型
-
- [1. 是否需要在任意位置插入或删除元素](#1. 是否需要在任意位置插入或删除元素)
- [2. 是否需要高效的查找操作](#2. 是否需要高效的查找操作)
- [3. 是否需要兼容C的布局](#3. 是否需要兼容C的布局)
- [4. 是否需要高效的尾部操作](#4. 是否需要高效的尾部操作)
- [5. 是否需要高效的随机访问](#5. 是否需要高效的随机访问)
- [6. 是否需要高效的排序和查找](#6. 是否需要高效的排序和查找)
- [7. 是否需要高效的插入和删除操作](#7. 是否需要高效的插入和删除操作)
- [8. 是否需要高效的内存管理](#8. 是否需要高效的内存管理)
- [9. 是否需要高效的分割和拼接操作](#9. 是否需要高效的分割和拼接操作)
- [10. 是否需要高效的位操作](#10. 是否需要高效的位操作)
- [11. 是否需要高效的数值计算](#11. 是否需要高效的数值计算)
- [12. 是否需要高效的栈操作](#12. 是否需要高效的栈操作)
- [13. 是否需要高效的优先队列操作](#13. 是否需要高效的优先队列操作)
- [14. 是否需要高效的哈希表操作](#14. 是否需要高效的哈希表操作)
- [15. 是否需要高效的引用计数技术](#15. 是否需要高效的引用计数技术)
- 三、容器选择的注意事项
-
- [1. 是否需要在任意位置插入或删除元素](#1. 是否需要在任意位置插入或删除元素)
- [2. 是否需要高效的查找操作](#2. 是否需要高效的查找操作)
- [3. 是否需要兼容C的布局](#3. 是否需要兼容C的布局)
- [4. 是否需要高效的尾部操作](#4. 是否需要高效的尾部操作)
- [5. 是否需要高效的随机访问](#5. 是否需要高效的随机访问)
- [6. 是否需要高效的排序和查找](#6. 是否需要高效的排序和查找)
- [7. 是否需要高效的插入和删除操作](#7. 是否需要高效的插入和删除操作)
- [8. 是否需要高效的内存管理](#8. 是否需要高效的内存管理)
- [9. 是否需要高效的分割和拼接操作](#9. 是否需要高效的分割和拼接操作)
- [10. 是否需要高效的位操作](#10. 是否需要高效的位操作)
- [11. 是否需要高效的数值计算](#11. 是否需要高效的数值计算)
- [12. 是否需要高效的栈操作](#12. 是否需要高效的栈操作)
- [13. 是否需要高效的优先队列操作](#13. 是否需要高效的优先队列操作)
- [14. 是否需要高效的哈希表操作](#14. 是否需要高效的哈希表操作)
- [15. 是否需要高效的引用计数技术](#15. 是否需要高效的引用计数技术)
- 四、总结
在C++编程中，选择合适的容器类型对于程序的性能和可维护性至关重要。Effective STL的第一条建议就是"慎重选择容器类型"，这要求开发者深入了解每种容器的特性和适用场景，以便在实际开发中做出最佳选择。本文将详细介绍C++中提供的各种容器类型，并提供选择容器时的指导原则。
一、C++提供的容器类型
C++标准库提供了丰富的容器类型，可以大致分为以下几类：
1. 标准STL序列容器
- vector：基于动态数组实现，支持随机访问，尾部插入和删除效率高。默认情况下，vector是首选的容器类型。
- string：专门用于存储字符序列的容器，本质上是vector的特化版本。
- deque：双端队列，支持在头部和尾部高效插入和删除元素。
- list：基于双向链表实现，支持高效的插入和删除操作，但随机访问效率较低。
2. 标准STL关联容器
- set 和 multiset：有序集合，支持高效的查找、插入和删除操作。
- map 和 multimap：有序映射，支持键值对的高效查找、插入和删除。
3. 非标准序列容器
- slist：单链表，性能优于list，但功能较少。
- rope：用于处理长字符串的容器，支持高效的分割和拼接操作。
4. 非标准关联容器
- hash_set 、hash_multiset 、hash_map 和 hash_multimap：基于哈希表实现的容器，提供平均O(1)的查找、插入和删除操作。
5. 标准非STL容器
- bitset：用于处理位操作的容器。
- valarray：用于数值计算的容器。
- stack：基于容器的栈实现。
- priority_queue：基于堆实现的优先队列。
二、如何选择容器类型
选择容器类型时，需要根据具体的使用场景和性能需求进行权衡。以下是一些常见的选择原则：
1. 是否需要在任意位置插入或删除元素
- 如果需要在容器中间频繁插入或删除元素，应选择list。
- 如果插入和删除操作仅发生在尾部，可以选择deque。
- 如果不需要频繁插入和删除操作，可以选择vector。
2. 是否需要高效的查找操作
- 如果需要快速查找元素，可以选择set 、map 、hash_set 或hash_map。
- hash容器（如hash_set和hash_map）的平均查找时间复杂度为O(1)，是高效的选择。
- 如果不关心容器的排序位置，可以优先选择hash容器。
3. 是否需要兼容C的布局
- 如果需要与C代码兼容，只能使用vector，因为其他容器不保证内存的连续性。
4. 是否需要高效的尾部操作
- 如果需要频繁在尾部插入或删除元素，可以选择vector 或deque。
- vector在尾部插入和删除操作中效率很高，但当容量不足时需要重新分配内存。
- deque在尾部和头部的操作效率都很高，适合需要在两端频繁操作的场景。
5. 是否需要高效的随机访问
- 如果需要随机访问元素，可以选择vector 或deque。
- vector 支持高效的随机访问，而deque的随机访问效率较低。
6. 是否需要高效的排序和查找
- 如果需要高效的排序和查找，可以选择set 、multiset 、map 或multimap。
- set 和map会自动对元素进行排序，支持高效的查找操作。
7. 是否需要高效的插入和删除操作
- 如果需要在任意位置频繁插入和删除元素，可以选择list。
- 如果插入和删除操作仅发生在尾部或头部，可以选择deque。
- 如果不需要频繁插入和删除操作，可以选择vector。
8. 是否需要高效的内存管理
- 如果需要高效的内存管理，可以选择vector 或deque。
- vector 和deque 都支持动态内存管理，但vector的内存管理更简单。
9. 是否需要高效的分割和拼接操作
- 如果需要高效的分割和拼接操作，可以选择rope。
- rope是专门用于处理长字符串的容器，支持高效的分割和拼接操作。
10. 是否需要高效的位操作
- 如果需要高效的位操作，可以选择bitset。
- bitset是专门用于处理位操作的容器，支持高效的位操作。
11. 是否需要高效的数值计算
- 如果需要高效的数值计算，可以选择valarray。
- valarray是专门用于数值计算的容器，支持高效的数值计算。
12. 是否需要高效的栈操作
- 如果需要高效的栈操作，可以选择stack。
- stack是基于容器的栈实现，支持高效的栈操作。
13. 是否需要高效的优先队列操作
- 如果需要高效的优先队列操作，可以选择priority_queue。
- priority_queue是基于堆实现的优先队列，支持高效的优先队列操作。
14. 是否需要高效的哈希表操作
- 如果需要高效的哈希表操作，可以选择hash_set 、hash_multiset 、hash_map 或hash_multimap。
- hash容器是基于哈希表实现的容器，支持高效的哈希表操作。
15. 是否需要高效的引用计数技术
- 如果需要高效的引用计数技术，可以选择string 或rope。
- string 和rope都支持高效的引用计数技术。
三、容器选择的注意事项
在选择容器类型时，还需要考虑以下几点：
1. 是否需要在任意位置插入或删除元素
- 如果需要在任意位置插入或删除元素，可以选择list 或deque。
- 如果不需要在任意位置插入或删除元素，可以选择vector。
2. 是否需要高效的查找操作
- 如果需要高效的查找操作，可以选择set 、map 、hash_set 或hash_map。
- hash容器的平均查找时间复杂度为O(1)，是高效的选择。
3. 是否需要兼容C的布局
- 如果需要与C代码兼容，只能使用vector，因为其他容器不保证内存的连续性。
4. 是否需要高效的尾部操作
- 如果需要频繁在尾部插入或删除元素，可以选择vector 或deque。
- vector在尾部插入和删除操作中效率很高，但当容量不足时需要重新分配内存。
- deque在尾部和头部的操作效率都很高，适合需要在两端频繁操作的场景。
5. 是否需要高效的随机访问
- 如果需要随机访问元素，可以选择vector 或deque。
- vector 支持高效的随机访问，而deque的随机访问效率较低。
6. 是否需要高效的排序和查找
- 如果需要高效的排序和查找，可以选择set 、multiset 、map 或multimap。
- set 和map会自动对元素进行排序，支持高效的查找操作。
7. 是否需要高效的插入和删除操作
- 如果需要在任意位置频繁插入和删除元素，可以选择list。
- 如果插入和删除操作仅发生在尾部或头部，可以选择deque。
- 如果不需要频繁插入和删除操作，可以选择vector。
8. 是否需要高效的内存管理
- 如果需要高效的内存管理，可以选择vector 或deque。
- vector 和deque 都支持动态内存管理，但vector的内存管理更简单。
9. 是否需要高效的分割和拼接操作
- 如果需要高效的分割和拼接操作，可以选择rope。
- rope是专门用于处理长字符串的容器，支持高效的分割和拼接操作。
10. 是否需要高效的位操作
- 如果需要高效的位操作，可以选择bitset。
- bitset是专门用于处理位操作的容器，支持高效的位操作。
11. 是否需要高效的数值计算
- 如果需要高效的数值计算，可以选择valarray。
- valarray是专门用于数值计算的容器，支持高效的数值计算。
12. 是否需要高效的栈操作
- 如果需要高效的栈操作，可以选择stack。
- stack是基于容器的栈实现，支持高效的栈操作。
13. 是否需要高效的优先队列操作
- 如果需要高效的优先队列操作，可以选择priority_queue。
- priority_queue是基于堆实现的优先队列，支持高效的优先队列操作。
14. 是否需要高效的哈希表操作
- 如果需要高效的哈希表操作，可以选择hash_set 、hash_multiset 、hash_map 或hash_multimap。
- hash容器是基于哈希表实现的容器，支持高效的哈希表操作。
15. 是否需要高效的引用计数技术
- 如果需要高效的引用计数技术，可以选择string 或rope。
- string 和rope都支持高效的引用计数技术。
四、总结
选择合适的容器类型是C++编程中非常重要的一环。通过深入了解每种容器的特性和适用场景，开发者可以在实际开发中做出最佳选择，从而提高程序的性能和可维护性。希望本文能够帮助开发者更好地理解和应用Effective STL的第一条建议，即"慎重选择容器类型"。