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vector的介绍及使用list的介绍及使用list与vector的对比stack的介绍和使用queue的介绍和使用priority_queue的介绍和使用
1 vector的介绍及使用
1.1 vector的介绍
vector是表示可变大小数组的序列容器和数组类似#xff0c;vector也采用连续存储空间来存储元…【知识预告】
vector的介绍及使用list的介绍及使用list与vector的对比stack的介绍和使用queue的介绍和使用priority_queue的介绍和使用
1 vector的介绍及使用
1.1 vector的介绍
vector是表示可变大小数组的序列容器和数组类似vector也采用连续存储空间来存储元素。意味着可以采用下标对vector的元素进行访问和数组一样高效。但是又不像数组它的大小是可以动态改变的而且它的大小会被容器自动处理。vector使用动态分配数组来存储它的元素。当新元素插入时候这个数组需要被重新分配大小为了增加存储空间。其做法是分配一个新的数组然后将全部元素移到这个数组。就时间而言这是一个相对代价高的任务因为每当一个新的元素加入到容器的时候vector每次都重新分配大小。vector分配空间策略vector会分配一些额外的空间以适应可能的增长因为存储空间比实际需要的存储空间更大。不同的库采用不同的策略权衡空间的使用和重新分配。vector占用了更多的存储空间为了获得管理存储空间的能力并且以一种有效的方式动态增 长。与其它动态序列容器相比deque, list and forward_list vector在访问元素的时候更加高效在末尾添加和删除元素相对高效。
1.2 vector的使用
vector的文档介绍
int main()
{vectorint v1;vectorint v2(10, 0);vectorint v3(v2.begin(), v2.end());string str(hello world);vectorint v4(str.begin(), str.end());vectorint v5(v4);for (size_t i 0; i v3.size(); i){cout v3[i] ;}cout endl; // 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0//vectorint ::iterator it v4.begin();auto it v4.begin();while (it ! v4.end()){cout *it ;it;} // 打印的是ASCII码(hello world)cout endl; // 104 101 108 108 111 32 119 111 114 108 100for (auto e : v5){cout e ;}cout endl; // 104 101 108 108 111 32 119 111 114 108 100return 0;
}// VS喜欢1.5倍扩容
int main()
{size_t sz;vectorint v;sz v.capacity();cout making v grow:\n;for (int i 0; i 100; i){v.push_back(i);if (sz ! v.capacity()){sz v.capacity();cout capacity changed: sz \n;}}return 0;
}
//making v grow :
//capacity changed : 1
//capacity changed : 2
//capacity changed : 3
//capacity changed : 4
//capacity changed : 6
//capacity changed : 9
//capacity changed : 13
//capacity changed : 19
//capacity changed : 28
//capacity changed : 42
//capacity changed : 63
//capacity changed : 94
//capacity changed : 141int main()
{vectorint v1;cout v1.max_size() endl;// 1073741823vectorint v;//v.reserve(100); // size 0 capacity 100v.resize(100); // size 100 capacity 100for (size_t i 0; i v.size(); i){v[i] i;}for (auto e : v){cout e ;} // 打印0~99cout endl;return 0;
}int main()
{vectorint v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);for (auto e : v){cout e ;}cout endl; // 1 2 3 4v.insert(v.begin(), 0);for (auto e : v){cout e ;}cout endl; // 0 1 2 3 4auto it find(v.begin(), v.end(), 3); // [first,last)if (it ! v.end()){v.insert(it, 30);}for (auto e : v){cout e ;}cout endl; // 0 1 2 30 3 4it find(v.begin(), v.end(), 3); // [first,last)if (it ! v.end()){v.erase(it);}for (auto e : v){cout e ;}cout endl; // 0 1 2 30 4cout v.size() endl; // 5cout v.capacity() endl; // 6v.clear();//v.shrink_to_fit(); // 这个可以把capacity清空cout v.size() endl; // 0cout v.capacity() endl; // 6return 0;
}int main()
{// 1 2 3 4 5// VS2019会进行强制检查erase和insert以后认为it失效了// 不能访问访问就报错vectorint v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);for (auto e : v){cout e ;}cout endl; // 1 2 3 4 5auto it v.begin();while (it ! v.end()){if (*it % 2 0){//v.erase(it);it v.erase(it);}//it;else{it;}}for (auto e : v){cout e ;}cout endl; // 1 3 5return 0;
}int main()
{vectorint v1;v1.push_back(1);v1.push_back(2);v1.push_back(3);v1.push_back(4);v1.push_back(5);vectorint v2(v1);for (auto e : v1){cout e ;}cout endl; // 1 2 3 4 5for (auto e : v2){cout e ;}cout endl; // 1 2 3 4 5vectorint v3;v3.push_back(10);v3.push_back(20);v3.push_back(30);v3.push_back(40);v1 v3;for (auto e : v1){cout e ;}cout endl; // 10 20 30 40return 0;
}2 list的介绍及使用
2.1 list的介绍
list的文档介绍
list是可以在常数范围内在任意位置进行插入和删除的序列式容器并且该容器可以前后双向迭代。list的底层是双向链表结构双向链表中每个元素存储在互不相关的独立节点中在节点中通过指针指向其前一个元素和后一个元素。list与forward_list非常相似最主要的不同在于forward_list是单链表只能朝前迭代已让其更简单高效。与其他的序列式容器相比(arrayvectordeque)list通常在任意位置进行插入、移除元素的执行效率更好。与其他序列式容器相比list和forward_list最大的缺陷是不支持任意位置的随机访问比如要访问list的第6个元素必须从已知的位置(比如头部或者尾部)迭代到该位置在这段位置上迭代需要线性的时间开销list还需要一些额外的空间以保存每个节点的相关联信息。
2.2 list的使用
int main()
{listint lt;lt.push_back(1);lt.push_back(2);lt.push_back(3);lt.push_back(4);lt.push_back(5);listint::iterator it lt.begin();while (it ! lt.end()){cout *it ;it;}cout endl; // 1 2 3 4 5// 范围for的底层也是迭代器for (auto e : lt){cout e ;}cout endl; // 1 2 3 4 5return 0;
}int main()
{listint lt;lt.push_back(1);lt.push_back(2);lt.push_back(3);lt.push_back(4);lt.push_back(5);for (auto e : lt){cout e ;}cout endl; // 1 2 3 4 5lt.reverse();for (auto e : lt){cout e ;}cout endl; // 5 4 3 2 1//sort(lt.begin(), lt.end()); // 报错lt.sort(); // 默认是升序 使用小于号for (auto e : lt){cout e ;}cout endl; // 1 2 3 4 5// 降序使用大于号 //greaterint gt;//lt.sort(gt);lt.sort(greaterint()); // 底层是归并排序for (auto e : lt){cout e ;}cout endl; // 5 4 3 2 1// vector的sort更强lt.remove(3);for (auto e : lt){cout e ;}cout endl; // 5 4 2 1return 0;
}int main()
{std::listint mylist1, mylist2;std::listint::iterator it;for (int i 1; i 4; i)mylist1.push_back(i); for (auto e : mylist1){cout e ;}cout endl; // mylist11 2 3 4for (int i 1; i 3; i)mylist2.push_back(i * 10); for (auto e : mylist2){cout e ;}cout endl; // mylist210 20 30it mylist1.begin();it;// splice有嫁接的意思//mylist1.splice(it, mylist2); // mylist11 10 20 30 2 3 4//for (auto e : mylist1)//{// cout e ;//}//cout endl;mylist1.splice(it, mylist2, mylist2.begin(), mylist2.end()); // 1 20 30 2 3 4for (auto e : mylist1){cout e ;}cout endl;return 0;
}3 list与vector的对比
vector与list都是STL中非常重要的序列式容器由于两个容器的底层结构不同导致其特性以及应用场景不同其主要不同如下
vectorlist底层结构动态顺序表带头结点的双向循环链表随机访问支持随机访问访问某个元素效率O(1)不支持随机访问访问某个元素效率O(N)插入和删除任意位置插入和删除效率低需要搬移元素时间复杂度为O(N)插入时有可能需要增容增容开辟新空间拷贝元素释放旧空间导致效率更低任意位置插入和删除效率高不需要搬移元素时间复杂度为O(1)空间利用率底层为连续空间不容易造成内存碎片空间利用率高缓存利用率高底层节点动态开辟小节点容易造成内存碎片空间利用率低缓存利用率低迭代器原生态指针对原生态指针(节点指针)进行封装迭代器失效在插入元素时要给所有的迭代器重新赋值因为插入元素有可能会导致重新扩容致使原来迭代器失效删除时当前迭代器需要重新赋值否则会失效插入元素不会导致迭代器失效删除元素时只会导致当前迭代器失效其他迭代器不受影响使用场景需要高效存储支持随机访问不关心插入删除效率大量插入和删除操作不关心随机访问
4 stack的介绍和使用
4.1 stack的介绍
stack的文档介绍 stack是一种容器适配器专门用在具有后进先出操作的上下文环境中其删除只能从容器的一端进行元素的插入与提取操作。 stack是作为容器适配器被实现的容器适配器即是对特定类封装作为其底层的容器并提供一组特定的成员函数来访问其元素将特定类作为其底层的元素特定容器的尾部(即栈顶)被压入和弹出。 stack的底层容器可以是任何标准的容器类模板或者一些其他特定的容器类这些容器类应该支持以下操作 empty检测队列是否为空back获取尾部元素操作push_back尾部插入元素操作pop_back尾部删除元素操作 标准容器vector、deque、list均符合这些需求默认情况下如果没有为stack指定特定的底层容器默认情况下使用deque。
4.2 stack的使用
int main()
{stackint st;st.push(1);st.push(2);st.push(3);st.push(4);while (!st.empty()){cout st.top() ;st.pop();}cout endl; // 4 3 2 1return 0;
}例题最小栈 设计一个支持 push pop top 操作并能在常数时间内检索到最小元素的栈。
class MinStack
{
public:void push(int x){// 只要是压栈先将元素保存到_elem中_elem.push(x);// 如果x小于_min中栈顶的元素将x再压入_min中if (_min.empty() || x _min.top())_min.push(x);}void pop(){// 如果_min栈顶的元素等于出栈的元素_min顶的元素要移除if (_min.top() _elem.top())_min.pop();_elem.pop();}int top() { return _elem.top(); }int getMin() { return _min.top(); }
private:// 保存栈中的元素std::stackint _elem;// 保存栈的最小值std::stackint _min;
};5 queue的介绍和使用
5.1 queue的介绍
queue的文档介绍
队列是一种容器适配器专门用于在FIFO上下文(先进先出)中操作其中从容器一端插入元素另一端提取元素。队列作为容器适配器实现容器适配器即将特定容器类封装作为其底层容器类queue提供一组特定的成员函数来访问其元素。元素从队尾入队列从队头出队列。底层容器可以是标准容器类模板之一也可以是其他专门设计的容器类。该底层容器应至少支持以下操作: empty检测队列是否为空size返回队列中有效元素的个数front返回队头元素的引用back返回队尾元素的引用push_back在队列尾部入队列pop_front在队列头部出队列 标准容器类deque和list满足了这些要求。默认情况下如果没有为queue实例化指定容器类则使用标准容器deque。
5.2 queue的使用
int main()
{queueint q;q.push(1);q.push(2);q.push(3);q.push(4);while (!q.empty()){cout q.front() ;q.pop();}cout endl; // 1 2 3 4return 0;
}6 priority_queue的介绍和使用
priority_queue文档介绍
6.1 priority_queue的介绍
优先队列是一种容器适配器根据严格的弱排序标准它的第一个元素总是它所包含的元素中最大的。此上下文类似于堆在堆中可以随时插入元素并且只能检索最大堆元素(优先队列中位于顶部的元素)。优先队列被实现为容器适配器容器适配器即将特定容器类封装作为其底层容器类queue提供一组特定的成员函数来访问其元素。元素从特定容器的“尾部”弹出其称为优先队列的顶部。底层容器可以是任何标准容器类模板也可以是其他特定设计的容器类。容器应该可以通过随机访问迭代器访问并支持以下操作 empty()检测容器是否为空size()返回容器中有效元素个数front()返回容器中第一个元素的引用push_back()在容器尾部插入元素pop_back()删除容器尾部元素 标准容器类vector和deque满足这些需求。默认情况下如果没有为特定的priority_queue类实例化指定容器类则使用vector。需要支持随机访问迭代器以便始终在内部保持堆结构。容器适配器通过在需要时自动调用算法函数make_heap、push_heap和pop_heap来自动完成此操作。
6.2 priority_queue的使用
优先级队列默认使用vector作为其底层存储数据的容器在vector上又使用了堆算法将vector中元素构造成堆的结构因此priority_queue就是堆所有需要用到堆的位置都可以考虑使用priority_queue。注意默认情况下priority_queue是大堆。
函数声明接口说明priority queue() / priority queue(first,last)构造一个空的优先级队列empty()检测优先级队列是否为空是返回true否则返回falsetop()返回优先级队列中最大(最小元素)即堆顶元素push(x)在优先级队列中插入元素xpop()删除优先级队列中最大最小元素即堆顶元素
// shifttab键整体缩进
int main()
{// 默认是大堆priority_queueint q;q.push(3);q.push(1);q.push(5);q.push(4);while (!q.empty()){cout q.top() ;q.pop();}cout endl; // 5 4 3 1return 0;
}int main()
{// 小堆priority_queueint, vectorint, greaterint q;q.push(3);q.push(1);q.push(5);q.push(4);while (!q.empty()){cout q.top() ;q.pop();}cout endl; // 1 3 4 5return 0;
}例题数组中第k个大的元素
class Solution {
public:int findKthLargest(vectorint nums, int k) {priority_queueint pq(nums.begin(),nums.end());while (--k)pq.pop();return pq.top();}
};
