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简介 一、数组 1. 静态数组
array 2. 动态数组
2.1. vector
2.2. priority_queue
2.3. deque
2.4. stack
2.5. queue
二、单向链表
forward_list
三、双向链表
list 四、树
1. set
2. multiset
3. map
4. multimap 五、映射
1. unordered_set
2. unordered_multiset
3. unordered_map
4. unordered_multimap
简介
程序员的世界里有一个经典的公式： 数据结构+算法=程序。
所以数据结构及算法的重要性就不用在此赘述了，下面直接进入正题。
在物理层面有以下五种常见的数据结构：
一、数组
1. 静态数组
在编译期确定数组大小，在运行期无法改变数组大小，所以称之为静态数组。
C++ 中的 array 由这种结构实现
int main () { array<int, 10> a = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}; a[0] = 22; cout<<a.at(0)<<endl; cout<<a.back()<<endl; return 0; }
2. 动态数组
在运行期可动态改变数组大小，所以称之为动态数组。C++ 中的动态数组有两个，分别是 vector 和 deque。
2.1. vector
矢量，只能在末尾增删元素
数组大小的增长策略：每次增加的长度为原来的1倍（有些编译器增加0.5倍）。
这样可以保证增加元素的平均时间复杂度为O(1)。
int main () { vector<int> vv = {1,2,3,4}; vv.push_back(12);// 在末尾添加元素 vv.pop_back();// 在末尾删除元素 vv.at(3);// 读取第三个元素 vv[3];// 读写第三个元素 vv.insert(vv.begin()+3, 12);// 将元素插到第三个位置上 return 0; }
2.2. priority_queue
优先队列，默认由 vector 实现，也可由 deque 实现。它保证顶部元素始终是最大值，可用于实现堆排序。
int main () { priority_queue<int> pp; pp.push(12); pp.push(10); pp.push(11); pp.top();// 读取顶部元素 pp.pop();// 弹出顶部元素 return 0; }
2.3. deque
双端队列，可以在开头或末尾增删元素
int main () { deque<int> dd; dd.push_front(12);// 在开头添加元素 dd.push_back(10);// 在结尾添加元素 dd.insert(dd.begin()+1, 3);// 在位置1插入元素 dd.front();// 读取开头元素 dd.back();// 读取结尾元素 dd[1]; // 读取第一个元素 dd.pop_front();// 弹出开头元素 dd.pop_back();// 弹出末尾元素 return 0; }
2.4. stack
栈，默认由 deque 实现，也可由 list 或 vector 实现。是一种先进后出的数据结构
int main () { stack<int> ss; ss.push(12);// 添加元素 ss.top();// 读取栈顶元素 ss.pop();// 弹出栈顶元素 return 0; }
2.5. queue
队列，默认由 deque实现，也可由 list 实现。是一种先进先出的数据结构
int main () { queue<int> qq; qq.push(12);// 添加元素 qq.front();// 读取队首元素 qq.pop();// 弹出队首元素 return 0; }
二、单向链表
forward_list
只能从头到尾顺序遍历，不能逆序遍历，即没有 rbegin() 接口
int main () { forward_list<int> fl; fl.push_front(12);// 在开头添加元素 fl.insert_after(fl.begin(), 11); fl.pop_front();// 在开头删除元素 fl.remove(11);// 删除元素 return 0; }
三、双向链表
list
int main () { list<int> ll; ll.push_back(12);// 在末尾添加元素 ll.push_front(10);// 在开头添加元素 ll.back();// 读取末尾元素 ll.front();// 读取开头元素 ll.push_back(12); ll.unique();// 删除重复元素 cout<<ll.size()<<endl; ll.pop_front();// 在末尾删除元素 ll.pop_back();// 在开头删除元素 return 0; }
四、树
常见的树有二叉树、二叉搜索树、二叉平衡树、红黑树等。
C++ 中的 set multiset map multimap 是用二叉搜索树实现的，这种数据结构支持二分搜索，所以增删改查的复杂度都是O(logn)。
1. set
类似数学中的集合，set 中不能包含重复的元素，元素是排好序的，且不能被修改。
int main () { set<int, less<int>> ss;// 由小到大排序 ss.insert(12); ss.insert(10); for(auto itr=ss.cbegin(); itr!=ss.cend(); itr++)cout<<*itr<<endl;// 输出 10 12 ss.erase(ss.cbegin());// 擦除首元素 ss.count(13);// 元素 13 的个数，0 或 1 ss.find(10);// 查找元素 12，返回迭代器，若没找到返回 ss.end() return 0; }
2. multiset
与 set 类似，但可以包含重复元素
int main () { multiset<int, less<int>> ms;// 由小到大排序 ms.insert(12); ms.insert(10); ms.insert(10); for(auto itr=ms.cbegin(); itr!=ms.cend(); itr++)cout<<*itr<<endl;// 输出 10 10 12 cout<<""<<endl; auto pp = ms.equal_range(10); for(auto itr=pp.first; itr!=pp.second; itr++)cout<<*itr<<endl;// 输出 10 10 ms.lower_bound(10);// = pp.first ms.upper_bound(10);// = pp.second return 0; }
3. map
元素由 (key,value) 对组成，接口与 set 类似，在插入与遍历元素时有些区别
int main () { map<int, int> mm; mm[1] = 1;// 插入元素 (1,1) mm.insert(make_pair(2,2));// 插入元素 (2,2) for(auto itr=mm.cbegin(); itr!=mm.cend(); itr++) cout<<"("<<itr->first<<","<<itr->second<<")"<<endl;// 输出 (1,1) (2,2) return 0; }
4. multimap
int main () { multimap<int, int> mm; mm.insert(make_pair(1,10));// 插入元素 (1,10) mm.insert(make_pair(1,11));// 插入元素 (1,11) mm.insert(make_pair(2,2));// 插入元素 (2,2) for(auto itr=mm.cbegin(); itr!=mm.cend(); itr++)// 遍历所有元素 cout<<"("<<itr->first<<","<<itr->second<<")"<<endl;// 输出 (1,10) (1,11) (2,2) for(auto itr=mm.lower_bound(1); itr!=mm.upper_bound(1); itr++)// 遍历 key=1 的元素 cout<<"("<<itr->first<<","<<itr->second<<")"<<endl;// 输出 (1,10) (1,11) mm.erase(1);// 删除所有 key=1 的元素 mm.erase(mm.cbegin());// 删除第一个元素 return 0; }
五、映射
映射类似数学中的函数，每一个 key 对应一个 value，写成函数表达式为：value=f(key)，其中 f 被称为哈希函数。
C++11 中的 unordered_set unordered_multiset unordered_map unordered_multimap 是用映射实现的，这种数据结构可以在O(1)的时间复杂度下访问单个元素，效率高于二叉搜索树(O(logn))，但是遍历元素的效率比二叉搜索树低。
1. unordered_set
接口与 set 类似，不在赘述
2. unordered_multiset
接口与 multiset 类似，不在赘述
3. unordered_map
接口与 map 类似，不在赘述
4. unordered_multimap
接口与 multimap 类似，不在赘述