java 和 C++的容器类的对比

合集 - 面试算法学习(9)

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9.java 和 C++的容器类的对比2023-05-21

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java 和 C++的容器类的对比

1 相似功能的容器

C++和Java都有丰富的容器库，虽然它们在使用和实现细节上有所不同，但许多容器都有类似的功能和性能特性。以下是C++和Java容器的对比：

1. std::vector (C++) <=> ArrayList (Java)
   • 都是动态数组的实现。
   • 插入和删除元素通常在末尾进行，具有O(1)的时间复杂度；在中间或开头插入/删除元素则需O(n)的时间复杂度。
   • 按下标随机访问元素的时间复杂度为O(1)。
2. std::stack (C++) <=> Stack (Java)
3. std::queue (C++) <=> Queue接口 + LinkedList实现类/ArrayDeque (Java)
4. std::deque (C++) <=> ArrayDeque (Java)
   • 都是双端队列的实现，内部通常使用一种特殊的数组结构。java中是循环数组，支持自动扩容。文档说它比Stack 和 LinkedList都要快，因此推荐使用。
   • 在队列的两端插入和删除元素的时间复杂度为O(1)。
5. std::list (C++) <=> LinkedList (Java)
   • 都是双向链表的实现。
   • 在任何位置插入和删除元素的时间复杂度为O(1)，但这需要额外的O(n)时间来遍历到这个位置。
   • 访问元素的时间复杂度为O(n)。
6. std::set (C++) <=> TreeSet (Java)
   • 都是有序集合，内部通常使用红黑树实现。
   • 插入，删除和查找元素的时间复杂度都为O(log n)。
7. std::unordered_set (C++) <=> HashSet (Java)
   • 都是无序集合，内部采用哈希表实现。
   • 插入，删除和查找元素的平均时间复杂度为O(1)。
8. std::map (C++) <=> TreeMap (Java)
   • 都是有序映射（字典），内部通常使用红黑树实现。
   • 插入，删除和查找元素的时间复杂度都为O(log n)。
9. std::unordered_map (C++) <=> HashMap (Java)
   • 都是无序映射（字典），内部采用哈希表实现。
   • 插入，删除和查找元素的平均时间复杂度为O(1)。
10. std::priority_queue (C++) <=> PriorityQueue (Java)
    • 优先队列，其中的元素按照给定的优先级排序。使用数组模拟堆的操作。

此外，不同的实现可能会有一些额外的性能特性和限制，例如Java的LinkedList和ArrayDeque都实现了Deque接口，但它们在性能和功能上有一些不同。

2 各自独有的容器

C++独特的容器：

• std::multiset和std::multimap：它们允许插入多个键相同的元素。Java没有直接的对应，但可以通过HashMap<K, List<V>>或HashMap<K, Set<V>>来模拟。
• std::unordered_multiset和std::unordered_multimap：这是无序的、允许键重复的集合和映射。同样，Java没有直接的对应，但也可以通过HashMap<K, List<V>>或HashMap<K, Set<V>>来模拟。

Java独特的容器：

• HashSet和HashMap的Linked版本（例如LinkedHashSet和LinkedHashMap）：它们使用链表维护了元素的插入顺序。C++标准库中没有直接的对应，但C++的开发者可以通过在自定义数据结构中维护额外的信息来实现类似的功能。
• java.util.EnumSet和java.util.EnumMap：这是专为枚举类型优化的集合和映射。C++标准库中没有直接的对应，但C++的开发者可以通过使用更合适的底层数据结构（例如数组或位向量）来达到相似的效果。
• java.util.concurrent包下的容器：这个包下的许多容器都被设计为线程安全的，例如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。C++标准库中没有线程安全的容器，C++的开发者通常需要自行处理线程同步。