C++标准库顺序容器

  所有的标准库容器都是类模板，用以存储单一类型元素的集合。顺序容器按元素位置存储访问，关联容器按键存储访问。

1 顺序容器

  将单一类型的元素按顺序存储，以下标来访问元素。标准库定义了三种顺序容器：vector，list及deque。vector支持快速随机访问；list支持快速插入删除；deque是双端队列。

  a）容器初始化：

  C<T> c; 创建一个名为c的容器，容器类型为C，如vector或list，T为容器内元素类型。适用于所有容器；

  C c1(c); 创建容器c的副本，c1和c必须具有相同的容器类型和元素类型，适用于所有容器；

  C c(b,e); 创建容器c,元素是迭代器b,e标示范围内的副本，适用于所有容器；

  C c(n,t); 创建容器c，元素为n个值为t的值，t的类型必须是容器C的元素类型或者可以转换为该类型，只适用于顺序容器；

  C c(n); 创建具有n个值初始化元素的容器c,元素类型为值n的类型，只适用于顺序容器；

  注：* 在使用迭代器复制元素时，不要求双方容器类型相同，容器内元素类型也可以不同，只要元素类型可以相互转换即可；

      * 迭代器范围[b,e)是左闭右开区间，即e所指的元素并未被复制，e只是提供了停止复制的条件；

  b）元素类型约束：

  元素类型必须满足：

  元素类型必须支持赋值；

  元素类型的对象必须可以复制；

  关联容器的键类型必须且只要实现<操作符即可。

  注：*大多数类型都能满足上述最低限制的约束。例外，引用不支持一般意义上的赋值，IO库类型不支持复制或赋值，所以两者以及auto_ptr类型都不能作为容器的元素类型。

2 迭代器

  一种数据类型，用于遍历容器内元素，标准库容器都有自己的迭代器，配合算法使用。迭代器是标准库容器类型的配套设施。

  a）迭代器范围是一个左闭右开的区间，即[b,e);

  b）一些容器操作会使指向容器元素的迭代器失效，要特别注意。

  c）const_iterator迭代器和const迭代器的区别；

  注：*迭代器往往和容器及泛型算法结合使用，本节仅简单描述，后面会有详尽的介绍。

3 顺序容器的操作

  a）begin和end操作：

    c.begin(),c.end(),c.rbegin(),c.rend();

    非const版本：vector<string>::iterator = c.begin();

                 vector<string>::reverse_iterator = c.rbegin();

    const版本：  vector<string>::const_iterator = c.begin();

                 vector<string>::const_reverse_iterator = c.rbegin();

  b）添加操作：

     c.push_back();在容器尾部添加值为t的元素，返回void;

     c.push_front();在容器头部添加值为t的元素，返回void，只适用于list和deque；

     c.insert(p,t);在迭代器p所指向的元素前面插入值为t的元素，返回指向t的迭代器；

     c.insert(p,n,t);在迭代器p所指向的元素前面插入n个值为t的元素，返回void；

     c.insert(p,b,e);在迭代器p所指向的元素前面插入由迭代器b和e标记的范围内的元素，返回void；

  注：*添加元素可能会使迭代器失效，所以每次操作之后都应该及时更新迭代器；

  c）容器大小：

     c.size();返回容器内元素个数，返回类型为c::size_type;

     c.max_size();返回容器内最多可容纳的元素个数，返回类型为c::size_type;

     c.empty();测试容器内是否有元素；

     c.resize(n);调整容器大小，使其能容纳n个元素；

     c.resize(n,t);调整容器大小，使其能容纳n个元素，新添加元素以t初始化；

  注：*c.resize(n)中，当n < c.size(),删除多出来的元素；否则，采用值初始化添加新元素；

      *c.reserve(n);仅调整c的最大容量，并不初始化元素；

      *c.resize(n)和c.resize(n,t)可能会使迭代器失效；

  d）访问元素：

     c.front();返回容器内第一个元素的引用，如果c为空，该操作未定义；

     c.back();返回容器内最后一个元素的引用，如果c为空，该操作未定义；

     c[n];和c.at(n);返回下标为n的元素的引用，n越界时，该操作未定义，只用于vector和deque；

  e）删除元素：

     c.erase(p);删除迭代器p指向的元素，返回一个指向被删除元素后面的元素的迭代器；

     c.erase(b,e);删除迭代器b和e标记范围内的所有元素，返回一个指向被删除元素段后面的元素的迭代器；

     c.clear();删除容器内的所有元素，返回void；

     c.pop_back();删除容器的最后一个元素，返回void；

     c.pop_front();删除容器的第一个元素，返回void，只适用于list和deque；

  注：*删除元素可能会使迭代器失效，所以每次操作之后都应该及时更新迭代器；

  f）赋值操作：

     cl = c2;删除cl的所有元素，将c2的所有元素复制给c1，c1和c2的容器类型及元素类型必须相同；

     cl.swap(c2);交换c1和c2中的所有元素，c1和c2的容器类型及元素类型必须相同；

     c.assign(b,e);重新给c赋值，内容为b和e所标记范围内的元素，b和e必须不是指向c中的元素的迭代器；

     c.assign(n,t);将c中的元素重新设置为n个值为t的元素；

  注：*赋值和assign操作会使左操作数中的迭代器失效，但是swap操作后，迭代器仍然指向相同的元素；

      *swap操作在常量时间内完成，没有移动任何元素；

4 vector容器的自增长

  vector预留了额外的存储区，用于存放新添加的元素，当现有的空间用完之后再自动重新分配存储空间。capacity()和reserve()使程序员可以和vector的内存分配的实现部分交互工作。

  a）c.capacity();获取c在要分配更多的存储空间之前所能容纳的元素总数；

  b）c.reserve(n);c应该预留n个元素的存储空间；

  注：*c.resize(n);和c.reserve(n);的区别很微妙,前者对多出来的新元素进行值初始化；后者仅仅调整存储空间，而不进行任何初始化。

      *c.max_size();和c.capacity();的区别也很微妙。简单的说，c.max_size();是c.capacity();的最大值，前者是一个常量，值取决于操作系统或C++库的实现，而后者则是一个变量。  

     www.cplusplus.com/reference/stl/vector/max_size/有清晰的描述。

      *c.size(); <= c.capacity(); <= c.max_size();

5 顺序容器的选用

  a）顺序容器的特点：

  vector容器可以实现高效的随机访问，但是除了容器尾部外，在其他任何位置添加和删除元素却很低效；

  list容器可以实现高效的添加删除，但是随机访问的效率却很低；

  deque容器支持对所有元素的随机访问，在容器的首部和尾部可以高效地添加删除元素，但是在中间位置添加删除元素却又很低效。

  注：*应用中占优势的操作将决定使用哪种类型的容器。

6 容器适配器

  适配器概念的定义：是一种标准库类型，函数或迭代器，使一种标准库类型，函数或迭代器的行为类似于另一种标准库类型，函数或迭代器。本质上，适配器是使一种事物的行为类似于另

一种事物行为的机制。容器适配器在其基础容器上定义一个新的接口，使基础容器拥有另一种不同容器的工作方式。

  顺序容器适配器：stack（栈），queue（队列），priority_queue（优先级队列）。

  a）容器适配器通用的操作和类型：

     size_type 一种类型，存储此适配器类型最大对象的长度；

     value_type 元素类型；

     container_type 基础容器的类型；

     A a;创建一个新的容器适配器；

     A a(c);创建一个新的容器适配器a,初始化为c的副本；

     关系操作符：==，!=，<,<=,>,>=。

  b）适配器的初始化：

     deque<int> deq;

     stack<int> stk();

     stack<int> stk(deq);

  注：*stack适配器和queue适配器的基础容器默认为deque，priority_queue的基础容器默认为vector。

  c）覆盖基础容器类型：

     deque<int> deq;

     stack<int,vector<int> > stk(deq);

  注：*stack适配器关联的基础容器可以是任意一种顺序容器类型；

      *queue适配器要求基础容器必须提供push_frong操作，只能建立在list容器上；

      *priority_queue适配器要求提供随机访问操作，只能建立在vector或deque容器上；

  d）栈适配器的操作：

     s.empty();返回栈是否为空；

     s.size();返回栈中的元素个数；

     s.pop();删除栈顶元素，返回void；

     s.top();返回栈顶元素，但不删除该元素；

     s.push(item);在栈顶压入新元素；

  注：*程序员不能直接使用栈适配器所关联的基础容器的操作。

  e）队列和优先级队列的操作：

     q.empty();返回队列是否为空；

     q.size();返回队列中的元素个数；

     q.pop();删除队首元素，返回void；

     q.front();返回队首元素，但不删除元素，只适用于队列；

     q.back();返回队尾元素，但不删除元素，只适用于队列；

     q.top();返回具有最高优先级的元素，但不删除该元素，只适用于优先级队列；

     q.push(item);对于queue，在队尾压入一个元素；对于priority_queue，在基于优先级的适当位置插入一个元素。