CS知识整理丨程序设计语言丨C++之STL(一)

如题所述

STL(标准模板库)在C++中扮演着核心角色,提供了一系列高效的数据结构,便于编程。这些数据结构称为容器,它们以模板类的形式实现,提供丰富的功能。


常见的STL容器包括:



    vector:动态数组,适用于频繁修改大小或元素值的场景。
    list:双向链表,适用于频繁插入或删除元素的场景。
    deque:双端队列,两端均可高效插入与删除元素。
    stack:基于list或deque的先进后出数据结构。
    queue:基于list或deque的先进先出数据结构。
    set:有序集合,基于红黑树实现,查找、插入、删除时间复杂度为O(log n)。
    map:键值对的有序集合,基于红黑树实现,查找、插入、删除时间复杂度为O(log n)。

STL容器的时间复杂度主要取决于其底层实现。例如,vector和list的查找操作通常具有O(n)的时间复杂度,而set和map等有序容器的时间复杂度为O(log n)。


vector与list的主要区别在于内存分配和元素访问方式。vector使用连续内存空间,因此元素访问速度快,但插入或删除元素时需进行内存调整;list则使用链表结构,插入或删除元素效率高,但访问元素需要额外的指针操作。


vector的实现原理基于动态数组。它包含一个存储数据的数组和一个跟踪当前数组容量的变量。当数组空间不足时,vector会自动调整大小,通常将当前大小增加一倍以避免频繁调整。这种机制称为扩容策略,有效平衡了性能与内存使用。


deque的实现原理基于双向链表。它允许用户在两端快速插入或删除元素,但访问中间元素的时间复杂度较高,因为需要从链表头部或尾部遍历到目标位置。deque提供了额外的功能,如在两端插入元素时,自动调整内存分配以保持两端对称,提高了内存使用效率。

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