面试官总喜欢问的几个C++容器，你掌握了几个？

零、前言

C++面试中经常会被问到容器的使用，面试官会从它们的使用场景、效率、使用方法、各个容器之间的区别等多方面进行考察，C++中的容器都是使用模板封装的，底层设计又设计到算法的使用，从容器的使用问起，能够迅速扩展开话题，并能够试探出应聘者的水平到底有多深！

刚参加工作的面试者，可能只需要掌握怎么使用就行了，有一定工作经验的不仅要掌握怎么使用，还要掌握容器的区别和实现原理，更要掌握它们的使用场景，根据它们的各自特点，让它们在特定的场景中发挥自己的长处！

一、vector

1、vector概述

vector属于序列式容器，实现了对数组的封装，因此它的内存空间也是连续存储的， 支持下标访问，可以通过[]和at()来进行随机访问vector中的元素，由于空间是连续存储的，vector的访问速度极快；但是对插入支持不是很友好，在尾部插入速度很快，在头部插入元素速度很慢，需要移动所有的数据。

2、vector优缺点

优点：
1)使用连续的存储空间，访问速度快。
2) 支持随机访问，可以通过[ ]操作符和at()方法访问数据。
3）可以不指定内存大小即可实现对像数组一样的操作，实际内部实现vector是预先分配了一块固定大小的内存，当超过该内存块时，vector会重新找一块更大的内存，并把当前的释放掉。
（之前写过两篇文章对vector内存进行过剖析，感兴趣可以看看：
文章1：https://blog.csdn.net/toby54king/article/details/86737201，
文章2：https://blog.csdn.net/toby54king/article/details/88543270）
4)可以快速的在尾部进行插入和删除，即通过push_back() 和pop_back()方法。

缺点：
1)vector内部进行插入删除操作效率低。
2) 只能在vector的尾部进行push和pop。
3) 添加数据占用内存超过vector预先分配的大小时，需要重新分配、拷贝与释放。

3、vector代码示例

// TestVector.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <functional>

using namespace std;

// 打印函数
void MyPrintf(int &elem)
{
	cout << elem << ", ";
}

// 修改元素函数
void MyAdd(int &elem)
{
	elem = elem + 10;
}

int main()
{
	cout << "------------------------C++序列化容器vector的使用--------------------" << endl;
	// 1、增加元素
	cout << "-----------------------vector增加元素--------------------" << endl;
	vector<int> myVector;
	for (int i=0; i<10; i++)
	{
		//myVector.push_back(i);
		myVector.emplace_back(i); // C++11
	}
	for_each(myVector.begin(),myVector.end(), MyPrintf);
	cout << endl;

	// 2、排序元素
	cout << "-----------------------vector排序元素--------------------" << endl;
	sort(myVector.begin(), myVector.end(), greater<int>());
	for_each(myVector.begin(), myVector.end(), MyPrintf);
	cout << endl;

	// 3、修改元素
	cout << "-----------------------vector修改元素--------------------" << endl;
	for_each(myVector.begin(), myVector.end(), MyAdd);
	for_each(myVector.begin(), myVector.end(), MyPrintf);
	cout << endl;

	// 4、查找元素
	cout << "-----------------------vector查找元素--------------------" << endl;
	vector<int>::iterator index;
	index = find(myVector.begin(), myVector.end(), 10); // 查找元素10
	// 注意：元素的索引从0开始的
	cout << "元素10的索引index是： " << (index - myVector.begin()) << endl;
	index = find_if(myVector.begin(), myVector.end(), bind2nd(less<int>(),15));
	cout << "第一个小于15的元素索引index是： " << (index - myVector.begin()) << endl;

	// 5、删除元素
	cout << "-----------------------vector删除元素--------------------" << endl;
	while (!myVector.empty())
	{
		int backNum = myVector.back();
		cout << backNum << ", ";
		myVector.pop_back();
	}
	cout << endl;
	
    std::cout << "Hello World!\n";
	getchar();
}

运行结果：

二、list

1、list概述

list属于序列式容器，实现了对双向链表的封装，因此它的内存空间是不连续的，不支持下标访问，list对于随机访问速度慢，可能要遍历整个链表才行，但是插入速度很快，不需要拷贝和移动数据，只需要改变指针的指向就可以了。

2、list优缺点

优点：
1)不使用连续存储空间来完成动态操作。
2)内部进行插入和删除操作非常方便。
3)可以在两端进行插入和删除操作。
4])不需要预先分配内存空间。

缺点：
1)不能进行内部的随机访问，因为不支持下标索引。
2)比verctor占用内存多，因为要存储其前驱和后继节点的信息。

3、list代码示例

// Testlist.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//

#include <iostream>
#include <list>
#include <algorithm>
#include <functional>

using namespace std;

// 打印函数
void MyPrintf(int &elem)
{
	cout << elem << ", ";
}

// 修改元素函数
void MyAdd(int &elem)
{
	elem = elem + 10;
}

int main()
{
	cout << "------------------------C++序列化容器list的使用--------------------" << endl;
	// 1、增加元素
	cout << "-----------------------list增加元素--------------------" << endl;
	list<int> myList;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		//myList.push_back(i);
		myList.emplace_back(i); // C++11
	}
	for_each(myList.begin(), myList.end(), MyPrintf);
	cout << endl;

	// 2、排序元素
	cout << "-----------------------list排序元素--------------------" << endl;
	myList.sort(greater<int>());
	for_each(myList.begin(), myList.end(), MyPrintf);
	cout << endl;

	// 3、修改元素
	cout << "-----------------------list修改元素--------------------" << endl;
	for_each(myList.begin(), myList.end(), MyAdd);
	for_each(myList.begin(), myList.end(), MyPrintf);
	cout << endl;
	// list反序排列
	cout << "-----------------------list反序排列元素--------------------" << endl;
	myList.reverse();
	for_each(myList.begin(), myList.end(), MyPrintf);
	cout << endl;

	// 4、查找元素
	cout << "-----------------------list查找元素--------------------" << endl;
	list<int>::iterator index;
	index = find(myList.begin(), myList.end(), 10); // 查找元素10
	if (index != myList.end())
	{
		cout << "找到元素10了，删除该元素" << endl;
		myList.remove(10);
	}
	for_each(myList.begin(), myList.end(), MyPrintf);
	cout << endl;
	index = find_if(myList.begin(), myList.end(), bind2nd(greater<int>(), 15));
	if (index != myList.end())
	{
		cout << "第一个大于15的元素找到了" << endl;
	}

	// 5、删除元素
	cout << "-----------------------list删除元素--------------------" << endl;
	myList.remove_if(bind2nd(equal_to<int>(), 15)); // 删除等于15的元素
	cout << "-----------------------list删除等于15的元素后--------------------" << endl;
	for_each(myList.begin(), myList.end(), MyPrintf);
	cout << endl;
	cout << "删除所有的元素" << endl;
	while (!myList.empty())
	{
		int backNum = myList.back();
		cout << backNum << ", ";
		myList.pop_back();
	}
	cout << endl;

	std::cout << "Hello World!\n";
	getchar();
}

运行结果：

三、map

1、map概述

map是采用红黑树实现的key-value一对一映射的关联容器，红黑树能够自动对数据进行排序，因此map内部所有的数据都是有序的；作为键值key的元素不允许重复，比较函数只对元素的键值进行比较，元素的各项数据可以通过键值进行查找、重新赋值等操作；可以使用键值key作为下标来获取对应的值；map默认的排序准则是从小到大。

2、map优缺点

优点:
1)map的数据结构采用红黑树自身是有序的,插入数据时会自动排序。
2)内部结构采用红黑树，红黑树的时间复杂度是在log(n)，时间复杂度低，效率高。
3)索引方便，可以通过下标key方便的进行存取。

缺点:
1)map内部采用红黑数实现，需要额外空间保存节点，会占用多余的空间，典型的以“空间换时间”。
2)通过key值索引时，如果key值不存在，map会直接插入一个key-value键值对。

3、map代码示例

// Testmap.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//

#include <iostream>
#include <map>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <functional>

using namespace std;

// 打印函数
void MyPrintf(pair<int, double> mpair)
{
	cout << "( " << mpair.first << "," << mpair.second << ") " << endl;
}

// 以value值进行排序
bool CompVector(pair<int, double> mpair1, pair<int, double> mpair2)
{
	return mpair1.second > mpair2.second;
}

int main()
{
	cout << "------------------------C++关联容器map的使用--------------------" << endl;
	// 1、增加元素
	cout << "-----------------------map增加元素--------------------" << endl;
	map<int, double> myMap;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		double fNum = i + 0.5;
		myMap.insert(pair<int, double>(i,fNum));
	}
	for_each(myMap.begin(), myMap.end(), MyPrintf);
	cout << endl;


	// 2、排序元素
	cout << "------map排序元素，map没有提供直接排序的函数,需要借助vector排序-------" << endl;
	vector<pair<int, double> >mapVector(myMap.begin(), myMap.end());
	sort(mapVector.begin(), mapVector.end(), CompVector);
	for_each(mapVector.begin(), mapVector.end(), MyPrintf);
	cout << endl;

	// 3、修改元素
	cout << "-----------------------map修改元素--------------------" << endl;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		double fNum = i + 10.1;
		myMap[i]=fNum;
	}
	for_each(myMap.begin(), myMap.end(), MyPrintf);
	cout << endl;

	// 4、查找元素
	cout << "-----------------------map查找元素--------------------" << endl;
	map<int,double>::iterator iterFind;
	iterFind = myMap.find(1); // key值为1的元素
	if (iterFind != myMap.end())
	{
		cout << "找到了key值为1的元素: " << iterFind->second << endl;;
	}
	
	// 随机查找元素功能的函数lower_bound和upper_bound
	iterFind = myMap.lower_bound(3); // 从键值key的最小开始，注意下标从0开始，即正序
	cout << "lower_bound(3): " << "(" << iterFind->first << ", " << iterFind->second << ")" << endl;
	iterFind = myMap.upper_bound(4);// 从键值key的最大开始，注意下标从最大开始，即倒序
	cout << "upper_bound(4): " << "(" << iterFind->first << ", " << iterFind->second << ")" << endl;

	// 5、删除元素
	cout << "-----------------------map删除元素--------------------" << endl;
	// 删除第一个元素
	cout << "-----------------------删除map第一个元素--------------------" << endl;
	myMap.erase(myMap.begin());
	for_each(myMap.begin(), myMap.end(), MyPrintf);
	// 删除所有的元素
	cout << "-----------------------删除map中所有的元素--------------------" << endl;
	myMap.erase(myMap.begin(),myMap.end());
	if (myMap.empty())
	{
		cout << "map中所有的元素都已经删除！" << endl;
	}

	std::cout << "Hello World!\n";
	getchar();
}

运行结果：

四、set

1、set概述

set属于关联型容器，能够按顺序存储一组值，该集合是一个有序的链表，元素以升序的顺序存储，集合中的每一个值都不允许重复，其内部实现与map一样，可以认为是一种key-value都一样的特殊map。

2、set优缺点

优点：
1)set会自动排序功能。
2)内存采用红黑树，查询效率高。

缺点：
1)不能直接修改 set 容器中元素的值，修改set容器中的某个值，需要先删除该元素，再插入新元素。
2)需要额外空间保存节点，会占用多余的空间。

3、set代码示例

// TestSet.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//

#include <iostream>
#include <set>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <functional>

using namespace std;

// 打印函数
void MyPrintf(int elem)
{
	cout << elem << ", ";
}

int main()
{
	cout << "------------------------C++关联容器set的使用--------------------" << endl;
	// 1、增加元素
	cout << "-----------------------set增加元素--------------------" << endl;
	set<int> myset;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		myset.insert(i);
	}
	for_each(myset.begin(), myset.end(), MyPrintf);
	cout << endl;


	// 2、排序元素
	cout << "------set排序元素，set没有提供直接排序的函数,需要借助vector排序-------" << endl;
	vector<int> setVector(myset.begin(), myset.end());
	sort(setVector.begin(), setVector.end(), greater<int>());
	for_each(setVector.begin(), setVector.end(), MyPrintf);
	cout << endl;

	// 3、查找元素
	cout << "-----------------------set查找元素--------------------" << endl;
	set<int>::iterator iterFind;
	iterFind = myset.find(1); // key值为1的元素
	if (iterFind != myset.end())
	{
		cout << "找到了key值为1的元素: " << *iterFind<< endl;;
	}

	// 随机查找元素功能的函数lower_bound和upper_bound
	iterFind = myset.lower_bound(3); // 从键值key的最小开始，注意下标从0开始，即正序
	cout << "lower_bound(3): " << *iterFind << endl;
	iterFind = myset.upper_bound(4);// 从键值key的最大开始，注意下标从最大开始，即倒序
	cout << "upper_bound(4): " << *iterFind<< endl;

	// 4、删除元素
	cout << "-----------------------set删除元素--------------------" << endl;
	// 删除第一个元素
	cout << "-----------------------删除set第一个元素--------------------" << endl;
	myset.erase(myset.begin());
	for_each(myset.begin(), myset.end(), MyPrintf);
	cout << endl;
	// 删除所有的元素
	cout << "-----------------------删除set中所有的元素--------------------" << endl;
	myset.erase(myset.begin(), myset.end());
	if (myset.empty())
	{
		cout << "set中所有的元素都已经删除！" << endl;
	}

	std::cout << "Hello World!\n";
	getchar();
}

运行结果：

五、deque

1、deque概述

deque属于序列式容器，采用动态数组来管理序列中的元素，提供了对序列随机访问的功能，可以在序列的两端进行快速的插入和删除，并可以根据需要调整自身的大小，是典型的双端队列。

2、deque优缺点

优点：
1)支持随机访问，可以通过[ ]操作符和at()方法访问数据。
2)可以在两端方便的进行插入和删除操作。
3)容器deque的迭代指针属于智能型指针。
3)容器deque的迭代器属于随机存取迭代器。

缺点：
1)占用内存多，要通过迭代器来维护内存的整体连续，实际内部并不是连续的。
2)在中间进行插入和删除时比较慢。

3、deque代码示例

#// TestDeque.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//

#include <iostream>
#include <deque>
#include <algorithm>
#include <functional>

using namespace std;

// 打印函数
void MyPrintf(int &elem)
{
	cout << elem << ", ";
}

// 修改元素函数
void MyAdd(int &elem)
{
	elem = elem + 10;
}

int main()
{
	cout << "------------------------C++序列化容器deque的使用--------------------" << endl;
	// 1、增加元素
	cout << "-----------------------deque增加元素--------------------" << endl;
	deque<int> myDeque;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		//myDeque.push_back(i);
		//myDeque.push_front(i);
		//myDeque.emplace_front(i); // C++11 头部增加元素
		myDeque.emplace_back(i); // C++11 尾部增加元素
	}
	for_each(myDeque.begin(), myDeque.end(), MyPrintf);
	cout << endl;

	// 2、排序元素
	cout << "-----------------------deque排序元素--------------------" << endl;
	sort(myDeque.begin(), myDeque.end(), greater<int>());
	for_each(myDeque.begin(), myDeque.end(), MyPrintf);
	cout << endl;

	// 3、修改元素
	cout << "-----------------------deque修改元素--------------------" << endl;
	for_each(myDeque.begin(), myDeque.end(), MyAdd);
	for_each(myDeque.begin(), myDeque.end(), MyPrintf);
	cout << endl;
	cout << "-----------------------打印myDeque2中的元素-----------------------" << endl;
	deque<int> myDeque2;
	myDeque2.assign(myDeque.rbegin(),myDeque.rend());
	for_each(myDeque.begin(), myDeque.end(), MyPrintf);
	cout << endl;

	// 4、查找元素
	cout << "-----------------------deque查找元素--------------------" << endl;
	deque<int>::iterator index;
	index = find(myDeque.begin(), myDeque.end(), 10); // 查找元素10
	// 注意：元素的索引从0开始的
	cout << "元素10的索引index是： " << (index - myDeque.begin()) << endl;
	index = find_if(myDeque.begin(), myDeque.end(), bind2nd(less<int>(), 15));
	cout << "第一个小于15的元素索引index是： " << (index - myDeque.begin()) << endl;

	// 5、删除元素
	cout << "-----------------------deque删除元素--------------------" << endl;
	while (!myDeque.empty())
	{
		int backNum = myDeque.back();
		cout << backNum << ", ";
		myDeque.pop_back();
	}
	cout << endl;

	std::cout << "Hello World!\n";
	getchar();
}

运行结果：

六、各个容器的使用场景

1、容器使用场景

vector：当需要高效的随机存取数据时，而不在乎插入和删除的效率，可以使用vector。
list：当需要大量的插入和删除数据时，而不关心随机存取，可以使用list。
map：当需要以键值对的方式存储数据时，可以使用map。
set:当需要存储不重复的数据时，可以使用set。
deque:当需要随机存取数据时，还关心两端数据的插入和删除，可以使用deque。

2、C++官方网址

C++的容器使用类模板实现，各个容器提供的方法也非常多，限于篇幅不可能一一列举出来，文中只是列举了部分使用方法，具体每个容器的使用方法可以根据官方提供的网址查看，官方网址：http://www.cplusplus.com/reference/vector/vector/?kw=vector

能力有限，如有错误，多多指教，觉得有用，点赞鼓励一下吧。。。