【C++】---STL::vector和list的区别

【C++】 STL::vector和list的区别

引言：vector和list作为STL的两大常用容器，因其各自的特性，导致了它们的使用场景也大为不同，一起来探索一下二者的原理和区别吧。

vector:

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概念：
1）定义：连续存储的容器，动态数组，在堆上分配空间。
2）底层实现：数组(可变大小)
3）增容：vector 增加（插入）新元素时，如果未超过当前的容量，则还有剩余空间，那么直接添加到最后（插入指定位置），然后调整迭代器。如果没有剩余空间了，则会重新配置原有元素个数的两倍空间(VS2005是1.5倍)，然后将原空间元素通过复制的方式初始化新空间，再向新空间增加元素，最后析构并释放原空间，之前的迭代器会失效。
性能：
1）访问：O(1)
2）插入：在最后插入（空间够）：很快。在最后插入（空间不够）：需要内存申请和释放，以及对之前数据进行拷贝。在中间插入(空间够)：内存拷贝。在中间插入（空间不够）：需要内存申请和释放，以及对之前数据进行拷贝。
3）删除：在最后删除：很快。在中间删除：内存拷贝
4）适用场景：经常随机访问，且不经常对非尾节点进行插入删除。

list:

list官方文档介绍(点击查看)
概念：
1） list是可以在常数范围内在任意位置进行插入和删除的序列式容器，并且该容器可以前后双向迭代。
2）list的底层是双向链表结构，双向链表中每个元素存储在互不相关的独立节点中，在节点中通过指针指向其前一个元素和后一个元素。
3）list与forward_list非常相似：最主要的不同在于forward_list是单链表，只能朝前迭代，已让其更简单高效。
4） 与其他的序列式容器相比(array，vector，deque)，list通常在任意位置进行插入、移除元素的执行效率更好。
5）与其他序列式容器相比，list和forward_list最大的缺陷是不支持任意位置的随机访问，比如：要访问list的第6个元素，必须从已知的位置(比如头部或者尾部)迭代到该位置，在这段位置上迭代需要线性的时间开销；list还需要一些额外的空间，以保存每个节点的相关联信息(对于存储类型较小元素的大list来说这可能是一个重要的因素)
性能：
1）访问：随机访问性能很差，只能快速访问头尾节点。
2）插入：很快，一般是常数开销
3）删除：很快，一般是常数开销
4）适用场景：经常插入删除大量数据

二者区别：

不同点	vector	list
底层结构	vector的底层结构是动态顺序表，在内存中是一段连续的空间。	list的底层结构是带头节点的双向循环链表，在内存中不是一段连续的空间。
随机访问	vector支持随机访问，可以利用下标精准定位到一个元素上，访问某个元素的时间复杂度是O(1)。	list不支持随机访问，要想访问list中的某个元素只能是从前向后或从后向前依次遍历，时间复杂度是O(N)。
插入和删除	vector任意位置插入和删除的效率低，因为它每插入一个元素（尾插除外），都需要搬移数据，时间复杂度是O(N)，而且插入还有可能要增容，这样一来还要开辟新空间，拷贝元素，是旧空间，效率会更低。	list任意位置插入和删除的效率高，他不需要搬移元素，只需要改变插入或删除位置的前后两个节点的指向即可，时间复杂度为O(1)。
空间利用率	vector由于底层是动态顺序表，在内存中是一段连续的空间，所以不容易造成内存碎片，空间利用率高，缓存利用率高。	list的底层节点动态开辟空间，容易造成内存碎片，空间利用率低，缓存利用率低。
迭代器	vector的迭代器是原生态指针。	list对原生态指针（节点的指针）进行了封装。
迭代器失效	vector在插入元素时的时候，要重新给所有的迭代器赋值，因为插入元素有可能导致扩容，只是原来的迭代器失效，删除元素时当前迭代器同样需要重新赋值，否则会失效。	list在插入元素的时候不会导致迭代器实现，删除元素的时候指挥导致当前迭代器失效，其他的迭代器不会受到影响。
使用场景	vector适合需要高效率存储，需要随机访问，并且不管行插入和删除效率的场景。	list适合有大量的插入和删除操作，并且不关心随机访问的场景。