C++中常见的三种序列式容器vector、list、deque

前言

　　C++中标准的数组使用起来确实很方便，随机访问也很快。但是有一个致命的缺点:由于数组是一组固定的连续空间，所以不允许删除和添加元素。在实际的应用场景中，会显得有些捉襟见肘。STL中提供了很多不同的结构容器来弥补传统数组的不足，这里主要介绍常用的三种序列式容器。

vector

　　向量vector是最常用的一种，对比数组，它允许元素的插入和删除操作。事实上，vector底层逻辑也是数组，它的空间是连续的。它会预留一部分的空间来供元素插入，当需要插入的元素比较多时，就会重新申请一块较大的空间，然后把整个复制过去，最后释放原空间。而当删除元素时，原来的空间也不会得到释放，仍然会作为容量的一部分。

　　由于空间的连续性，因此，在执行插入操作时，越靠后需要移动的元素越少，执行插入的效率越高，删除同理。反之，在头部执行插入和删除的效率就会异常地低，如果需要大量的插入新元素，或者需要频繁的操作头部的数据，那么vector可能不是最好的选择。

　　因为空间的连续性，所以vector支持随机访问（下标访问）且效率很高，同时，它的迭代器支持it+n操作。

vector声明和初始化

要使用vector需要包含头文件<vector>,基本语法为：

vector<typename> variblename(constructor);

例如：

    //声明一个存储int类型数据的向量
    vector<int> v;
    //声明一个长度为5（注意并非最大容量为5）的向量，并全部初始化为0
    vector<int> v1(5);
    //声明一个长度为5的向量，并全部初始化为2
    vector<int> v2(5,2);
    //声明一个向量，并初始化元素1，2，3
    vector<int> v3{1,2,3};

常用方法

 v.capacity();  //容器容量

 v.size();      //容器大小

 v.at(int idx); //用法和[]运算符相同

 v.push_back(); //尾部插入

 v.pop_back();  //尾部删除

 v.front();     //获取头部元素

 v.back();      //获取尾部元素

 v.begin();     //头元素的迭代器

 v.end();       //尾部元素的迭代器

 v.insert(pos,elem); //pos是vector的插入元素的位置

 v.insert(pos, n, elem) //在位置pos上插入n个元素elem

 v.insert(pos, begin, end);//在pos位置插入在[beg,end)区间的数据。

 v.erase(pos);   //移除pos位置上的元素，返回下一个数据的位置

 v.erase(begin, end); //移除[begin, end)区间的数据，返回下一个元素的位置 

 v.reverse(pos1, pos2); //将vector中的pos1~pos2的元素逆序存储

list

　　list底层是一个双向链表，因此它也具有链表的特性，即高效的插入和删除操作，但是访问效率较低，且不支持随机访问，也无法使用下标[]来访问元素。它的迭代器只能进行自增或自减，无法使用it+n操作，因为无法预测节点的位置。

　　list的每一个节点都有三个部分组成：前驱指针域，数据域和后继指针域。这也时双向链表的显著特征。

　　前驱指针域存储前一个节点的位置，数据域保存本节点的数据，后继指针域保存后继节点的位置。每一个节点在内存中的空间并不连续，节点与节点之间完全靠指针联系，无法跨节点访问，属于逻辑意义上的线性表。

deque

 　　deque的全称是double-ended queue 即双端队列。它是一个双开口的分段连续的线性空间，兼具链表和数组的部分特性。它是由一段一段的连续空间连起来的，每一段空间的首地址会单独存放在一个数组中。因此，deque内部的结构分为分段数组和索引数组, 分段数组是存储数据的，索引数组是存储每段数组的首地址的。

　　deque的内部是分段的动态连续空间。当需要执行插入时，会先尝试在两端的段内空间进行操作，如果不足时，就会在deque的头部或者尾部配置一段新的空间。所以向两端插入元素效率较高，而中间插入元素效率较低（因为需要对索引数组进行维护）。而deque通过索引数组这个中控器和复杂的迭代器来维持整体连续的假象，因此，在使用时，deque也表现出连续空间容器的特征：我们可以使用下标来进行随机访问，同时，迭代器也支持it+n操作。

 

　　关于list和deque的使用，大致语法和vector差不多，这里就不再赘述了。另行按需查阅资料即可。

　　特别的，以deque为例，一个二维结构的创建方式：

#include <iostream>
#include <deque>
using namespace std;

int main(){
    //创建一个一维deque,初始化三个元素1，2，3
    deque<int> deque1{1,2,3};
    //一个外部deque,里面初始化5个deque1,形成二维结构
    deque<deque<int>> deque2(5,deque1);
    //遍历
    for(deque<int> i:deque2){
        for(int j:i){
            cout<<j<<endl;
        }
    }
}