C++容器
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C++ 容器是标准模板库(STL)的核心组成部分,本质上是用于存储和组织数据的通用数据结构,它们被封装成模板类,支持不同类型的数据存储,无需你手动管理内存(大部分情况下)。
一、容器的分类
C++ STL 容器主要分为三大类,各自有不同的适用场景:
| 容器类型 | 代表容器 | 核心特点 |
|---|---|---|
| 序列式容器 | vector、list、deque | 元素按插入顺序排列,可通过位置访问,底层结构不同导致性能差异 |
| 关联式容器 | map/set、unordered_map/unordered_set | 元素按特定规则(排序 / 哈希)组织,查找效率高 |
| 容器适配器 | stack、queue、priority_queue | 基于基础容器封装,提供特定的访问规则(如栈的后进先出) |
二、常用容器的基本用法
下面通过代码示例展示最常用容器的核心操作:
1. 序列式容器 - vector(最常用)
vector 是动态数组,内存连续,随机访问快,尾部增删效率高,中间增删效率低。
cpp
运行
#include <iostream>
#include <vector> // 包含vector头文件
using namespace std;
int main() {
// 1. 创建vector
vector<int> vec; // 空的int类型vector
vector<int> vec2(5, 10); // 初始化5个元素,每个值为10
// 2. 添加元素
vec.push_back(1); // 尾部添加元素1
vec.push_back(2);
vec.push_back(3);
// 3. 访问元素
cout << "通过下标访问:" << vec[0] << endl; // 下标访问(无越界检查)
cout << "通过at访问:" << vec.at(1) << endl; // at访问(有越界检查,更安全)
cout << "第一个元素:" << vec.front() << endl;
cout << "最后一个元素:" << vec.back() << endl;
// 4. 遍历元素
cout << "遍历vector:";
for (int i = 0; i < vec.size(); ++i) {
cout << vec[i] << " ";
}
cout << endl;
// 5. 删除元素
vec.pop_back(); // 删除尾部元素
cout << "删除尾部后大小:" << vec.size() << endl;
// 6. 清空容器
vec.clear();
cout << "清空后是否为空:" << (vec.empty() ? "是" : "否") << endl;
return 0;
}
输出结果:
plaintext
通过下标访问:1
通过at访问:2
第一个元素:1
最后一个元素:3
遍历vector:1 2 3
删除尾部后大小:2
清空后是否为空:是
2. 关联式容器 - map(键值对)
map 是有序的键值对容器,键唯一,底层是红黑树,查找 / 插入 / 删除效率为 O (log n)。
cpp
运行
#include <iostream>
#include <map> // 包含map头文件
#include <string>
using namespace std;
int main() {
// 1. 创建map(键:string,值:int)
map<string, int> scoreMap;
// 2. 插入元素
scoreMap["张三"] = 90;
scoreMap.insert(pair<string, int>("李四", 85));
scoreMap.insert({"王五", 95});
// 3. 访问元素
cout << "张三的分数:" << scoreMap["张三"] << endl;
// 查找不存在的键会自动插入默认值(0),建议用find
auto it = scoreMap.find("赵六");
if (it != scoreMap.end()) {
cout << "赵六的分数:" << it->second << endl;
} else {
cout << "未找到赵六的分数" << endl;
}
// 4. 遍历map
cout << "\n所有分数:" << endl;
for (const auto& pair : scoreMap) { // 范围for循环
cout << pair.first << ":" << pair.second << endl;
}
// 5. 删除元素
scoreMap.erase("李四");
cout << "\n删除李四后,元素数量:" << scoreMap.size() << endl;
return 0;
}
输出结果:
plaintext
张三的分数:90
未找到赵六的分数
所有分数:
李四:85
王五:95
张三:90
删除李四后,元素数量:2
3. 容器适配器 - stack(栈)
stack 是后进先出(LIFO)的适配器,默认基于 deque 实现,只能访问栈顶元素。
cpp
运行
#include <iostream>
#include <stack> // 包含stack头文件
using namespace std;
int main() {
stack<int> s;
// 入栈
s.push(10);
s.push(20);
s.push(30);
// 访问栈顶
cout << "栈顶元素:" << s.top() << endl;
// 出栈
s.pop();
cout << "出栈后栈顶:" << s.top() << endl;
// 栈的大小
cout << "栈的大小:" << s.size() << endl;
// 判断是否为空
cout << "栈是否为空:" << (s.empty() ? "是" : "否") << endl;
return 0;
}
输出结果:
plaintext
栈顶元素:30
出栈后栈顶:20
栈的大小:2
栈是否为空:否
三、容器选择的核心原则
- 如果需要随机访问(按下标快速取值)、尾部增删多 → 选
vector - 如果需要频繁在中间增删 → 选
list(双向链表) - 如果需要键值对存储、按键查找 → 有序选
map,无序且追求更快查找 → 选unordered_map - 如果需要去重 → 选
set/unordered_set - 如果需要先进先出(队列)→ 选
queue;后进先出(栈)→ 选stack
总结
- C++ 容器是 STL 的核心,分为序列式、关联式、容器适配器三类,适配不同的数据存储和访问场景。
vector是最常用的序列式容器,适合随机访问;map适合键值对存储;stack/queue适合特定访问规则。- 选择容器的核心依据是访问方式和增删操作的位置 / 频率,优先选择匹配业务场景、效率更高的容器。
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