#创作计划# c++容器：从入门到入土

科技起源

2025-08-13 17:49:48

发布于：河北

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第一部分：为什么要学习c++容器

容器是c++中管理数据的高效工具
容器也是c++中存放数据的盒子
c++标准库（STL）就提供了多种容器

本篇文章将会讲解STL中最常用的6中容器

vector 动态数组
list 双向链表
map 有序键值对
set 有序集合
queue 队列
stack 栈

第二部分：容器基础——先搞懂这两个概念

什么是STL？

STL（Standard Template Library）标准模版库是c++自带的工具集
包含容器、算法、迭代器，三者缺一不可

什么是迭代器

迭代器（Iterator）是访问容器的关键部分
由于不同容器底层结构不同，所以就需要一种统一的方式遍历容器，这就是迭代器

第三部分：比赛、写题常用的6个容器详细介绍

如果你不用万能头，一定要在每个代码前面的头文件都加上#include<容器名>

第3.1部分：vector

vector 是什么和它的底层原理

vector是动态数组（动态分配的数组）
底层原理：预先分配一块内存，当存满时自动扩容

vector 的优缺点

优点：随机访问快
缺点：中间插入元素慢

vector 的核心用法

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main(){

    // 1. 定义和初始化
	vector<int> v1;// 空vector
    vector<int> v2(3,0);// vector中有3个元素0
    vector<int> v3 = {1,2,3};// vector中有3个元素。分别是1 2 3-->初始化列表

    // 2.1. 向尾部添加元素
    v1.push_back(1);// v1 = {1}
    v2.push_back(1);// v2 = {0,0,0,1}
    v3.push_back(1);// v3 = {1,2,3,1}

    // 2.2 从某一位置删除元素
    v2.erase(v2.begin() + 2); // 删除第三个元素（下标为2），v2 = {0,0,1}

    // 3.访问某个元素
    // 越界时不报错
    cout << v1[1] << endl;// 越界，输出为0
    cout << v1[0] << endl;// 不越界，输出为1（因为下标为0的那一项就是1）
    // 越界时抛异常
    cout << v1.at(1) << endl; 越界，抛出异常
    cout << v1.at(0) << endl;// 不越界，输出为1（因为下标为0的那一项就是1）

    // 4.遍历（迭代器、范围for）
    // 要是想知道这项的下标是多少，需要手动维护
    // 迭代器方案
    int idx1 = 0;
    for (vector<int>::iterator it = v2.begin(); it != v2.end(); ++it) {
        cout << *it << " " << idx1++ << endl; // 解引用迭代器获取元素
    }
    // 范围for方案
    int idx2 = 0;
    for (int num : v3){
        cout << num << " " << idx2++ << endl;
    }

    // 5. 其他函数
    // 求vector数组长度
    cout << v3.size() << endl;// v3动态数组长度为：4
    // 清空所有元素
    v1.clear();
    cout << v1.size(); // 此时长度是0
	
	return 0;
}

vector 的用途

节省内存但仍需完成像数组一样的操作（例如题目描述：n <= 1e6,m <= 1e6,n * m <= 1e6）
频繁随机访问

第3.2部分：list

list 是什么和它的底层原理

list 是双向链表
底层原理：每个节点包含数据和前后指针
节点在内存中不连续，也就是说不能随机访问

list 的优缺点

优点：任意位置插入、删除快
缺点：随机访问慢

list 的核心用法

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main(){

    // 1. 定义和初始化
	list<int> l1;// 空list
    list<int> l2 = {1,2,3};// list中有3个元素。分别是1 2 3-->初始化链表

    // 2.1. 插入元素
    // 头部
    l1.push_front(1);// [1]
    // 尾部
    l2.push_back(4);// [1,2,3,4]
    // 中间，需要迭代器
    list<int>::iterator it = l2.begin();
    advance(it, 1); // 移动迭代器到索引1
    l2.insert(it, 2);// [1,2,2,3,4]

    // 2.2 删除元素，仍然需要迭代器
    advance(it, 2);
    l2.erase(it); // 删除第三个元素（下标为2），[1 2 3 4]

    // 3.访问某个元素
    // 范围for+手动维护
    int idx = 0;
    int mb = 1;// 要访问第2个元素
    for (int num : l2){
        if (idx == mb){
            cout << num << endl;// 最终结果：2
            break;
        }
        idx++;
    }

    // 4.遍历（迭代器、范围for）
    // 要是想知道这项的下标是多少，需要手动维护
    // 迭代器方案
    int idx1 = 0;
    for (list<int>::iterator it1 = l2.begin(); it1 != l2.end(); ++it1) {
        cout << *it1 << " " << idx1++ << endl; // 解引用迭代器获取元素
    }
    // 范围for方案
    int idx2 = 0;
    for (int num : l2){
        cout << num << " " << idx2++ << endl;
    }
	
	return 0;
}

list 的用途

频繁在任意位置插入、删除元素
不需要随机访问但需要双向遍历

第3.3部分：queue

queue 是什么和它的底层原理

queue 是先进先出队列
底层原理：基于其它容器实现

queue 的优缺点

优点：首尾操作快
缺点：随机访问慢、内存开销略大

queue 的核心用法

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
//定义：queue<存储的数据类型> 队列的名字
queue<int> q;
int main() {
    q.push(1); //入队，插入到队首
    // [1]
    q.front(); //返回队首元素的值,为1
    q.back(); //返回队尾元素的值，为1
    q.pop(); //队首出队
    // []
    q.empty(); //判断是否为空，为true
    q.size(); //返回队列中元素个数，为0
    //在取队首（front）、取队尾（back）、队首出队（pop）时,一定要先判断队列不为空，否则会爆RE
    return 0;
}

queue 的用途

排队问题
广度优先搜索

第3.4部分：stack

stack 是什么和它的底层原理

stack 是后进先出栈
底层原理：基于其它容器实现

stack 的优缺点

优点：首操作快、DFS清楚
缺点：仅支持栈顶操作，无法随机访问或遍历元素；有可能栈溢出

stack 的核心用法

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
//定义：stack<存储的数据类型> 栈的名字
stack<int> s;
int main() {
    s.push(1); //入栈，插入栈顶
    // [1]
    s.top(); //返回栈顶元素的值,为1
    s.pop(); //栈顶出队
    // []
    s.empty(); //判断是否为空，为true
    s.size(); //返回栈顶中元素个数，为0
    //在取栈顶（top）、出站（pop）时,一定要先判断栈不为空，否则会爆RE
    return 0;
}