C++中STL容器的比较

基本参考 https://blog.csdn.net/qq_14898543/article/details/51381642

容器特性：

vector：典型的序列容器，C++标准严格要求次容器的实现内存必须是连续的，唯一可以和标准C兼容的stl容器，任意元素的读取、修改具有常数时间复杂度，在序列尾部进行插入、删除是常数时间复杂度，但在序列的头部插入、删除的时间复杂度是O(n)，可以在任何位置插入新元素，有随机访问功能，插入删除操作需要考虑。

deque（双端队列）：序列容器，内存也是连续的，和vector相似，区别在于在序列的头部插入和删除操作也是常数时间复杂度,可以在任何位置插入新元素，有随机访问功能。

list ：序列容器，内存是不连续的，任意元素的访问、修改时间复杂度是O(n)，插入、删除操作是常数时间复杂度,可以在任何位置插入新元素。

set  ：关联容器，元素不允许有重复，数据被组织成一棵红黑树，查找的速度非常快，时间复杂度是O(logN)

multiset：关联容器，和set一样，却别是允许有重复的元素，具备时间复杂度O(logN)查找功能

map ：关联容器，按照{键，值}方式组成集合，按照键组织成一棵红黑树，查找的时间复杂度O(logN)，其中键不允许重复。

multimap：和map一样，区别是键可以重复

分类：

连续内存容器：vector、deque

　　所以有数据插入和删除的时候，如果不是在序列的或者两端那么花费的代价是非常大的，因为需要保证连续内存，同时给新元素腾出空间或者填充删除元素的空间，如果存储的是复杂结构的话就要花费大量的时间进行拷贝操作（可以存储复杂结构的指针来弥补这个缺陷，这个讨论在另个总结中进行）

基于节点的容器：list、set、multiset、map、multimap

　　这样的容器在插入删除元素的时候修改的只是节点的指针，这样的消耗是非常小的。

考虑因素：
（1）需要大量添加元素：vector在大量添加元素的时候问题最大，list对这种情况的适应能力就非常好，deque（由多个内存块组成）前面说过了，他是vector和list的折衷形式，内存不够了就申请一块新的内存，但并不拷贝老的元素。

（2）查找速度：序列容器区分容器是否已排序，排序好的就是logn，没有的是最好是n，关联容器的话，存储的时候存储的是一棵红黑树(一种更为严格的平衡二叉树,文档最后有介绍)，总是能达到对数时间复杂度(O(logN))的效率，因为关联容器是按照键值排好序的。

（3）连续内存：如果想任意位置插入元素的话，还是不考虑vector、deque

（4）元素的排序：关联容易会按照某种等价关系排序

（5）内存是否和C兼容：vector兼容

所以优缺点是：

1.      Vector的数据模型就是数组。

优点：内存和C完全兼容、高效随机访问、节省空间

缺点：内部插入删除元素代价巨大、动态大小查过自身容量需要申请大量内存做大量拷贝。

2.      List的数据结构模型是链表

优点：任意位置插入删除元素常量时间复杂度、两个容器融合是常量时间复杂度

缺点：不支持随机访问、比vector占用更多的存储空间

3.      Deque的数据模型是数组和链表的折衷：

优点：高效随机访问、内部插入删除元素效率方便、两端push pop

缺点：内存占用比较高

4.      Map、set、multimap、multiset的数据结构模型是二叉树(红黑树)

优点：元素会按照键值排序、查找是对数时间复杂度、通过键值查元素、map提供了下标访问