C++中list、deque以及vector對比

C++的容器類包括兩大類：

1.順序存儲結構，包括vector、list、deque等等；
2.關聯存儲結構，包括set、map、multiset等等；

對比vector、list以及deque這三種順序存儲結構

注：
順序存儲結構表明，其中的每個元素之間是有先后順序的，這個順序只和插入/刪除等操作有關，而與元素的值無關。

一、vector

vector本身是向量的意思，也稱vector是向量數組。

vector本身是為了解決數組不能動態增長，而自己實現的類還需要自己小心翼翼地處理指針和malloc等問題，所以衍生出vector。

vector中的每個元素在內存上是連續的，就像數組一樣；

vector支持高效的隨機訪問（使用[ ]運算符或者at方法）；

什么是隨機訪問？

所謂隨機訪問，是可以直接計算出對應元素的地址，假設起始地址是base，每個元素占空間大小是element_size，那么當我存取第n個元素時，我可以直接計算出其對應的地址：第六個元素的地址=base+element_size*(n-1),不必要類似鏈表一樣遍歷，效率明顯很高。

vector支持高效的在末尾插入和刪除。

注意：
此處特別強調是在末尾，想一想，一個數組，在哪里插入和刪除最為容易？
顯然是末尾。
如果在數組中間插入或刪除，需要將之后的所有元素都向前/向后移動，無疑增加了開銷。

可以將vector看成是一個數組，區別于普通的數組，vector擁有自動擴展內存空間的能力（不必程序員自己管理內存空間）。

vector有一個capacity方法，其返回值是當前vector已經分配了多少個空間用來存儲element。

這些空間不一定全被“裝滿”了，可能只裝了一部分。

在裝滿（vector.size()==vector.capacity()）的情況下繼續裝（vector.push_back(xxx)）時，vector自動擴大內存：
步驟如下：
首先申請一塊更大的內存空間；
其次將vector現有的元素都搬過去；
最后將需要插入的元素插入到末尾。

注意：
在上述的步驟中還要將原來使用的內存空間釋放。
程序員無需關心什么時候釋放等等細節，vector會自己做的。
程序員只要一個push_back即可。

關于vector的成員函數說兩句：

1.szie以及capacity返回的都是元素的個數，是以元素來計數的，而不是字節。

2.vector支持在末尾進行pop和push，但不支持在首進行pop和push。

當然，如果一定要在前面插入，vector也是有對應的insert和erase的，只是由于必然引起數據塊的移動，所以性能很低。

二、list

list是一個非連續的順序結構，每個元素在內存上都不是挨著的。

list是一個雙向鏈表，即每個節點都有兩個指針域：一個指向前驅節點，一個指向后繼節點。

list同普通的鏈表一樣，對待插入刪除這樣的操作可以有很高的效率；

同樣，對于隨機訪問的能力就不盡如人意，效率很差了。

list在存儲大的，復雜的數據時有很不錯的表現。

list有幾個優點：

首先list不使用連續的內存；
其次在插入和刪除方面有很好的性能；
最后是可以在兩端進行pop和push（vector只能在尾端進行pop和push）。

list也有其自己的缺點：

因為其每個節點有兩個指針域，導致占用空間較大；
list不支持[]操作符和at方法。

注：
不是list不能實現[ ]和at，而是設計者認為list在這方面表現的很不好，隨機訪問也不應該是list的用武之地，所以不這么實現，但不代表著不能實現。

對于list，清除所有的元素需要依次遍歷，效率很低（如果是vector，因為是一整塊內存，可以很方便地進行操作）。

三、deque

deque=double-end-queue，意即雙端隊列。

可以將deque看成是list和vector的結合。（效率接近于vector），而且在插入和刪除方面也表現出很不錯的性能（尤其是在首位進行插入刪除，效率接近于list）。

deque還可以類似list那樣在兩端進行pop和push。

猜測：

deque可能是下面的存儲結構：

每幾個元素時連續的一個內存塊，而每個內存塊之間有指針鏈接起來。

當隨機訪問時使用一個分段函數可以相對方便地計算出來地址（當然沒有vector那樣方便啦，只是比起list來說好很多了）；

當在首位進行插入刪除時有接近于list的性能表現。

綜上三點，得出以下結論：

1.如果有大量的隨機訪問，而插入和刪除操作較少，應該使用vector；

2.如果有大量的插入和刪除，而隨機訪問較少，應該使用list；

3.如果既有很多的插入和刪除，又有很多的隨機訪問，那么deque是個不錯的選擇。

另外一點，如果在不知道內存具體需求的時候，一般使用deque要比vector性能好一些。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【数据结构与算法】5. C++中 list、deque、vector对比的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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