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c++模板库容器list vector map set操作和性能对比

文章目录

  • list
  • vector
  • map
  • set
  • 性能比较
  • 总结

list

列表(list)是C++ STL中的一种容器类型,它是一个双向链表,可以在任意位置高效地添加、删除、移动元素。

以下是一些常用的列表操作:

  1. 创建列表
#include <list>
std::list<int> myList;
  1. 添加元素
myList.push_back(1); // 在列表尾部添加元素
myList.push_front(2); // 在列表头部添加元素
myList.insert(myList.begin(), 3); // 在指定位置插入元素
  1. 删除元素
myList.pop_back(); // 删除尾部元素
myList.pop_front(); // 删除头部元素
myList.erase(myList.begin()); // 删除指定位置的元素
  1. 遍历列表
std::list<int>::iterator it;
for(it=myList.begin(); it!=myList.end(); ++it) {std::cout << *it << ' ';
}
  1. 获取列表大小
std::cout << myList.size() << std::endl;
  1. 判断列表是否为空
if(myList.empty()) {std::cout << "List is empty" << std::endl;
}
  1. 清空列表
myList.clear();
  1. 列表排序
myList.sort(); // 默认从小到大排序
myList.sort(std::greater<int>()); // 从大到小排序
  1. 反转列表
myList.reverse();

以上是一些常用的列表操作,更多操作可以参考C++ STL中list的文档。

vector

C++中的vector是STL(标准模板库)中的容器之一,用于存储动态大小的元素序列。

以下是vector的常见操作:

  1. 创建一个空的vector:
   vector<int> vec; // 创建一个空的vector<int>vector<string> strVec; // 创建一个空的vector<string>
  1. 在vector末尾添加元素:
   vec.push_back(1); // 在vector末尾添加一个int类型元素1strVec.push_back("hello"); // 在vector末尾添加一个string类型元素"hello"
  1. 访问vector中的元素:
   int firstElem = vec[0]; // 访问第一个元素string lastElem = strVec.back(); // 访问最后一个元素
  1. 获取vector的大小:
   int size = vec.size(); // 获取vector中元素的个数bool isEmpty = strVec.empty(); // 判断vector是否为空
  1. 删除vector中的元素:
   vec.pop_back(); // 删除vector末尾的一个元素strVec.erase(strVec.begin() + 2); // 删除vector中索引为2的元素
  1. 清空vector中所有元素:
   vec.clear(); // 清空vector中所有元素strVec.resize(0); // 将vector的大小设置为0
  1. 遍历vector中的所有元素:
   for (int i = 0; i < vec.size(); i++) {cout << vec[i] << " ";}for (auto s : strVec) {cout << s << " ";}

第二种方法可以使用C++11中的range-based for循环。

map

C++中的map是STL(标准模板库)中的关联容器之一,用于存储键值对。

以下是map的常见操作:

  1. 创建一个空的map:
   map<string, int> myMap; // 创建一个空的map,键为string类型,值为int类型
  1. 在map中插入键值对:
   myMap.insert(make_pair("apple", 10)); // 在map中插入键为"apple",值为10的键值对myMap["banana"] = 20; // 在map中插入键为"banana",值为20的键值对
  1. 访问map中的元素或查找键:
   int value = myMap["apple"]; // 访问键为"apple"的值auto it = myMap.find("banana"); // 查找键为"banana"的迭代器if (it != myMap.end()) {int value = it->second; // 获取迭代器指向的值}
  1. 获取map的大小:
   int size = myMap.size(); // 获取map中键值对的个数bool isEmpty = myMap.empty(); // 判断map是否为空
  1. 删除map中的键值对:
   myMap.erase("apple"); // 删除键为"apple"的键值对auto it = myMap.find("banana");if (it != myMap.end()) {myMap.erase(it); // 删除迭代器指向的键值对}
  1. 清空map中的所有键值对:
   myMap.clear(); // 清空map中的所有键值对
  1. 遍历map中的所有键值对:
   for (auto it = myMap.begin(); it != myMap.end(); it++) {cout << it->first << ": " << it->second << endl;}for (auto elem : myMap) {cout << elem.first << ": " << elem.second << endl;}

第二种方法可以使用C++11中的range-based for循环。

set

C++中的set是STL(标准模板库)中的关联容器之一,用于存储不重复的元素,并按照一定顺序进行排序。

以下是set的常见操作:

  1. 创建一个空的set:
   set<int> mySet; // 创建一个空的set,元素为int类型
  1. 在set中插入元素:
   mySet.insert(10); // 在set中插入元素10mySet.insert(20); // 在set中插入元素20mySet.insert(30); // 在set中插入元素30
  1. 访问set中的元素或查找元素:
   auto it = mySet.find(20); // 查找元素20的迭代器if (it != mySet.end()) {int value = *it; // 获取迭代器指向的值}
  1. 获取set的大小:
   int size = mySet.size(); // 获取set中元素的个数bool isEmpty = mySet.empty(); // 判断set是否为空
  1. 删除set中的元素:
   mySet.erase(20); // 删除元素20auto it = mySet.find(30);if (it != mySet.end()) {mySet.erase(it); // 删除迭代器指向的元素}
  1. 清空set中的所有元素:
   mySet.clear(); // 清空set中的所有元素
  1. 遍历set中的所有元素:
   for (auto it = mySet.begin(); it != mySet.end(); it++) {cout << *it << endl;}for (auto elem : mySet) {cout << elem << endl;}

第二种方法可以使用C++11中的range-based for循环。

性能比较

使用相同的算法,对vector、list和set进行插入数据和删除数据操作

//insert number to list,increasing sort
void insert_l(int arg){list<int>::iterator iter;for(iter = gl.begin();iter!=gl.end();iter++){//ergodic listif(arg<*iter){gl.insert(iter,arg);//insert numberbreak;}}if(iter == gl.end()){gl.push_back(arg);//push back number}
}
//delete number from list
void delete_l(){default_random_engine e1(seed);//new random engine with seedwhile(!gl.empty()){uniform_int_distribution<unsigned> u(0,gl.size()-1);list<int>::iterator iter = gl.begin();//using iteratorfor(int i=0;i<u(e1);i++){iter++;}gl.erase(iter);//delete number}
}

结果

Data SizeVector Time (s)List Time (s)
100000.2812570.527096
500006.79223.2029
10000026.824107.947
15000060.0688333.013
200000106.619807.597

使用set在插入和删除200 000数据总共只用了2.2331秒、而vector用了106.619秒、list用了807.597秒
在这里插入图片描述

总结

vector的遍历性能明显比list要快。这是因为vector的元素是存储在一块连续的内存空间中,可以直接通过指针进行访问。而list的元素是通过链表相互连接起来的,无法直接访问,需要遍历整个链表才能访问某个元素,因此遍历性能相对较低。
vector和list在不同场景下有不同的优劣势,需要根据具体情况选择适合的容器。例如,需要随机访问或者高效的遍历操作时,可以选择vector;需要频繁的插入或者删除操作时,可以选择list。
set是基于红黑树实现的,红黑树是一种自平衡的二叉查找树,它具有快速的插入、删除和查找操作的时间复杂度,因此在处理大量数据时,set的性能表现会更好。

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