在特定场景下应该使用哪种 STL 容器?

C++ 标准模板库(STL)提供了各种容器,旨在存储数据的集合。每种容器都有其独特的特性,并针对不同的操作进行了优化。一个常见的问题是,在特定场景下应该使用哪种 STL 容器。

在本文中,我们将一起学习各种 STL 容器,了解它们的独特功能,并讨论每种容器最适合使用的具体场景。

何时应该使用哪种 STL 容器?

下面的流程图展示了在 C++ 的特定场景下,我们应该使用哪种 STL 容器。

!Adaptive-and-Unordered-Containers-in-C-STL容器适配器和无序容器的流程图

STL 提供了几种类型的容器,包括序列容器、关联容器和容器适配器。

C++ STL 中的序列容器

1. std::vector

当我们需要一个动态数组,且要求快速随机访问以及在尾部高效插入和删除时,可以使用 std::vector。

例如: 管理一个元素顺序很重要的列表,比如教室里的学生名单。

2.std::deque

当我们需要一个动态数组,且要求在头部和尾部都能高效地插入和删除元素时,可以使用 std::deque。

例如: 实现一个双端队列,其中的元素经常从两端添加或移除。

3. std::list

当我们需要一个双向链表,且要求在任何位置都能高效地插入和删除元素时,可以使用 std::list。

例如: 管理一个播放列表,其中的歌曲可以在任何位置添加或移除。

C++ STL 中的关联容器

4. std::set

当我们需要一个有序的唯一元素集合,且要求快速查找、插入和删除时,可以使用 std::set。

例如: 在字典应用程序中存储一组唯一的单词。

5. std::multiset

当我们需要一个允许出现重复元素的有序集合时,可以使用 std::multiset。

例如: 统计文本文档中单词出现的次数。

6. std::map

当我们需要一个有序的键值对集合,且键必须是唯一的,同时要求能按键快速查找时,可以使用 std::map。

例如: 存储学生 ID 及其对应的成绩。

7. std::multimap

当我们需要一个有序的键值对集合,且允许键重复时,可以使用 std::multimap。

例如: 存储学生的成绩,其中每个学生可以有多门成绩。

8. <a href="https://www.geeksforgeeks.org/cpp/unorderedset-in-cpp-stl/">std::unorderedset

当我们需要一个唯一元素的集合,且要求查找、插入和删除操作具有快速的平均时间复杂度(不进行排序)时,可以使用 std::unordered_set。

例如: 管理一组唯一标识符,其中顺序并不重要。

9. <a href="https://www.geeksforgeeks.org/cpp/cpp-unorderedmultiset/">std::unorderedmultiset

当我们需要一个允许出现重复元素的集合,且要求查找、插入和删除操作具有快速的平均时间复杂度(不进行排序)时,可以使用 std::unordered_multiset。

例如: 统计元素出现的次数,其中顺序并不重要。

10. <a href="https://www.geeksforgeeks.org/cpp/unorderedmap-in-cpp-stl/">std::unorderedmap

当我们需要一个键值对集合,且键必须是唯一的,同时要求查找、插入和删除操作具有快速的平均时间复杂度(不进行排序)时,可以使用 std::unordered_map。

例如: 使用唯一键缓存结果以便快速检索。

11. <a href="https://www.geeksforgeeks.org/cpp/unorderedmultimap-and-its-application/">std::unorderedmultimap

当我们需要一个键值对集合,且允许键重复,同时要求查找、插入和删除操作具有快速的平均时间复杂度(不进行排序)时,可以使用 std::unordered_multimap。

例如: 实现一个电话簿,其中一个人可以拥有多个电话号码。

C++ STL 中的容器适配器

12. std::stack

当我们需要一个后进先出(LIFO)的数据结构时,可以使用 std::stack。

例如: 在程序中实现函数调用栈。

13. std::queue

当我们需要一个先进先出(FIFO)的数据结构时,可以使用 std::que

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