c++++标准库中的vector、map和set分别适用于动态数组、键值对存储和唯一元素集合场景。1. vector支持动态大小数组，常用操作包括push_back、emplace_back添加元素，at或下标访问，erase删除元素，reserve预分配内存而不改变大小，resize则改变元素数量并初始化；2. map基于红黑树实现，键唯一且有序，通过insert、emplace插入，find查找，erase删除，支持自定义排序如使用函数对象或lambda表达式；3. set存储唯一有序元素，操作与map类似，插入重复元素会被忽略；4. 选择容器时，若需随机访问和尾部操作选vector，若需键值对且有序选map，若需快速查找唯一元素且有序选set；5. 对性能要求高且无需排序时，可选用unordered_map或unordered_set，其基于哈希表，平均查找时间复杂度为o(1)；6. 自定义排序需满足严格弱排序规则，可通过函数对象、lambda或函数指针实现。正确选择容器能显著提升程序效率和代码质量。
C++标准库容器
vector
、
map
、
set
提供了高效的数据存储和管理方式。掌握它们的核心操作，能显著提升C++编程效率和代码质量。下面我们深入探讨这些容器的使用方法。
解决方案
vector
、
map
和
set
是C++ STL (Standard Template Library) 中最常用的容器。它们分别代表了动态数组、键值对映射和集合这三种基本的数据结构。
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vector
: 动态数组，可以动态地调整大小。
map
: 存储键值对，其中键是唯一的，并且按照某种顺序排列。
set
: 存储唯一的元素，并且按照某种顺序排列。
以下是一些核心操作的示例和解释：
vector
包含头文件:
#include
创建
vector
:
std::vector myVector; // 创建一个存储int类型的空vectorstd::vector myVector2(10); // 创建一个包含10个int元素的vector，默认值为0std::vector myVector3(10, 5); // 创建一个包含10个int元素的vector，每个元素的值为5std::vector myVector4 = {1, 2, 3, 4, 5}; // 使用初始化列表
添加元素:
myVector.push_back(10); // 在vector末尾添加一个元素myVector.emplace_back(20); // 类似于push_back，但是更高效，尤其是在添加对象时
访问元素:
int firstElement = myVector[0]; // 使用下标访问（不进行边界检查）int secondElement = myVector.at(1); // 使用at()访问（进行边界检查，越界会抛出异常）int lastElement = myVector.back(); // 访问最后一个元素int* dataPtr = myVector.data(); // 获取指向内部数组的指针（C++11）
删除元素:
myVector.pop_back(); // 删除最后一个元素myVector.erase(myVector.begin() + 2); // 删除索引为2的元素myVector.erase(myVector.begin(), myVector.begin() + 3); // 删除一个范围内的元素myVector.clear(); // 删除所有元素
大小和容量:
size_t size = myVector.size(); // 获取vector中元素的数量size_t capacity = myVector.capacity(); // 获取vector分配的内存大小myVector.reserve(100); // 预分配100个元素的空间，避免频繁重新分配myVector.shrink_to_fit(); // 释放多余的内存空间（C++11）
迭代:
for (size_t i = 0; i < myVector.size(); ++i) { std::cout << myVector[i] << " ";}for (auto it = myVector.begin(); it != myVector.end(); ++it) { std::cout << *it << " ";}for (int element : myVector) { // 范围for循环 (C++11) std::cout << element << " ";}
map
包含头文件:
#include
创建
map
:
std::map myMap; // 创建一个键为string，值为int的mapstd::map<int, std::string, std::greater> myMap2; // 创建一个键为int，值为string的map，并使用std::greater排序（降序）
插入元素:
myMap["apple"] = 1; // 使用下标插入myMap.insert({"banana", 2}); // 使用insert插入pairmyMap.emplace("cherry", 3); // 使用emplace直接构造元素（更高效）
访问元素:
int appleCount = myMap["apple"]; // 使用下标访问（如果键不存在，会插入一个默认值）int bananaCount = myMap.at("banana"); // 使用at()访问（如果键不存在，会抛出异常）
查找元素:
auto it = myMap.find("apple");if (it != myMap.end()) { std::cout << "Found apple: " <second << std::endl;} else { std::cout << "Apple not found" << std::endl;}
删除元素:
myMap.erase("apple"); // 删除键为"apple"的元素myMap.erase(myMap.find("banana")); // 使用迭代器删除元素myMap.clear(); // 删除所有元素
大小:
size_t size = myMap.size(); // 获取map中元素的数量
迭代:
for (auto it = myMap.begin(); it != myMap.end(); ++it) { std::cout <first << ": " <second << std::endl;}for (auto const& [key, val] : myMap) { // 范围for循环 (C++17) std::cout << key << ": " << val << std::endl;}
set
包含头文件:
#include
创建
set
:
std::set mySet; // 创建一个存储int类型的setstd::set<int, std::greater> mySet2; // 创建一个存储int类型的set，并使用std::greater排序（降序）
插入元素:
mySet.insert(10);mySet.insert(20);mySet.insert(10); // 插入重复元素会被忽略mySet.emplace(30); // 使用emplace直接构造元素（更高效）
查找元素:
auto it = mySet.find(20);if (it != mySet.end()) { std::cout << "Found 20" << std::endl;} else { std::cout << "20 not found" << std::endl;}
删除元素:
mySet.erase(20); // 删除值为20的元素mySet.erase(mySet.find(30)); // 使用迭代器删除元素mySet.clear(); // 删除所有元素
大小:
size_t size = mySet.size(); // 获取set中元素的数量
迭代:
for (auto it = mySet.begin(); it != mySet.end(); ++it) { std::cout << *it << " ";}for (int element : mySet) { // 范围for循环 (C++11) std::cout << element << " ";}
如何选择合适的C++容器：vector, map, set？
选择容器取决于你的具体需求。
vector
: 当你需要一个动态数组，并且需要频繁地在末尾添加或删除元素时，
vector
是一个很好的选择。它提供快速的随机访问，但在中间插入或删除元素效率较低。
map
: 当你需要存储键值对，并且需要根据键快速查找值时，
map
是理想的选择。
map
内部使用红黑树实现，保证了插入、删除和查找操作的对数时间复杂度。
set
: 当你需要存储唯一的元素，并且需要快速查找元素是否存在时，
set
是合适的选择。
set
也使用红黑树实现，保证了插入、删除和查找操作的对数时间复杂度。另外，
set
会自动排序元素。
如果需要保持插入顺序，
std::unordered_map
和
std::unordered_set
(基于哈希表) 提供了平均常数时间的查找，但牺牲了排序特性。
vector
vector
的
reserve
和
resize
有什么区别？何时使用？
reserve
和
resize
都是
vector
中用于管理内存的函数，但它们的作用不同。
reserve(n)
: 预分配至少能容纳
n
个元素的内存空间，但不会改变
vector
的大小(
size
)。这意味着
vector
仍然是空的，不能通过下标访问这些预留的空间。
reserve
主要用于避免
vector
在添加元素时频繁地重新分配内存，从而提高性能。
resize(n)
: 改变
vector
的大小(
size
)为
n
。如果
n
小于当前大小，则删除多余的元素；如果
n
大于当前大小，则添加新的元素，并使用默认值初始化。
resize
会直接影响
vector
中元素的数量。
何时使用？
当你预先知道
vector
需要存储多少个元素，但还没有元素数据时，使用
reserve
可以避免不必要的内存重新分配。当你需要改变
vector
中元素的数量，并且需要初始化新增的元素时，使用
resize
。
举例：
std::vector myVector;myVector.reserve(100); // 预分配100个int的空间，size仍然为0for (int i = 0; i < 100; ++i) { myVector.push_back(i); // 添加元素，不会触发重新分配}std::vector myVector2;myVector2.resize(100); // size变为100，所有元素初始化为0for (int i = 0; i < myVector2.size(); ++i) { myVector2[i] = i; // 可以直接通过下标访问元素}
map
map
和
unordered_map
的区别？如何选择？
map
和
unordered_map
都是C++中用于存储键值对的容器，但它们的实现方式和性能特点不同。
map
: 基于红黑树实现，键是有序的。插入、删除和查找操作的时间复杂度为O(log n)，其中n是
map
中元素的数量。
map
的优点是键是有序的，可以方便地进行范围查找。
unordered_map
: 基于哈希表实现，键是无序的。平均情况下，插入、删除和查找操作的时间复杂度为O(1)，但在最坏情况下可能退化为O(n)。
unordered_map
的优点是平均查找速度快，但缺点是键是无序的，且需要额外的内存空间来存储哈希表。
如何选择？
如果你需要键是有序的，或者需要进行范围查找，那么选择
map
。如果你对键的顺序没有要求，并且需要尽可能快的查找速度，那么选择
unordered_map
。如果数据量很小，
map
和
unordered_map
的性能差异可能不明显。
unordered_map
对哈希函数的要求较高，需要选择合适的哈希函数来避免哈希冲突，从而保证性能。
总的来说，
unordered_map
在大多数情况下比
map
更快，但
map
在某些特定场景下仍然有其优势。选择哪个容器取决于你的具体需求。
set
set
和
unordered_set
的区别？如何选择？
set
和
unordered_set
类似于
map
和
unordered_map
， 它们都是存储唯一元素的容器，区别在于底层实现和性能特性。
set
: 基于红黑树实现，元素是有序的。插入、删除和查找操作的时间复杂度为O(log n)。
unordered_set
: 基于哈希表实现，元素是无序的。平均情况下，插入、删除和查找操作的时间复杂度为O(1)，最坏情况下可能退化为O(n)。
如何选择？
如果你需要元素是有序的，或者需要进行范围查找，那么选择
set
。如果你对元素的顺序没有要求，并且需要尽可能快的查找速度，那么选择
unordered_set
。
选择原则与
map
和
unordered_map
类似， 考虑是否需要排序以及对查找速度的要求。
如何自定义排序规则用于
set
set
或
map
？
可以通过以下几种方式自定义排序规则：
函数对象 (Functor): 创建一个类，重载
operator()
，实现自定义的比较逻辑。
struct MyComparator { bool operator()(const int& a, const int& b) const { return a > b; // 降序排列 }};std::set mySet;std::map myMap;
Lambda 表达式 (C++11): 使用 lambda 表达式定义比较函数。
auto myComparator = [](const int& a, const int& b) { return a > b; // 降序排列};std::set mySet(myComparator);std::map myMap(myComparator);
函数指针: 定义一个函数，然后将函数指针传递给
set
或
map
。 （不常用，因为不如函数对象或 lambda 灵活）
无论使用哪种方式，比较函数都必须满足严格弱排序 (strict weak ordering) 的要求。这意味着对于任意元素 a, b, c：
comp(a, a)
必须为
false
(非自反性)如果
comp(a, b)
为
true
，则
comp(b, a)
必须为
false
(反对称性)如果
comp(a, b)
为
true
且
comp(b, c)
为
true
，则
comp(a, c)
必须为
true
(传递性)
不满足严格弱排序会导致未定义行为。
以上就是怎样使用C++标准库容器 vector map set核心操作的详细内容，更多请关注创想鸟其它相关文章！
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