C++ STL 常用容器详解与实战技巧

应用场景：当一个对象有两种不同属性需要一起存储，且需按其中一种属性排序时，pair 非常合适。

string：字符串封装

C++ 对字符串进行了面向对象封装，相比 C 风格字符数组更安全便捷。

string s = "hello";
s.substr(0, 4);      // 获取子串
s.c_str();           // 返回 C 风格字符串指针

队列与栈

queue & stack

• queue (队列)：先进先出 (FIFO)。支持 push() (队尾入), pop() (队头出), front(), back()。
• stack (栈)：后进先出 (LIFO)。支持 push(), pop(), top()。

priority_queue (优先队列)

底层基于堆实现，默认是大根堆（最大值在顶）。若需小根堆，可通过指定比较器实现。

// 大根堆（默认）
priority_queue<int> q1;

// 小根堆
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> q2;

// 或者在插入时取负值（仅适用于数值类型）
q.push(-val);

deque (双端队列)

deque 功能类似加强版 vector，支持两端高效插入删除 (push_front, pop_front)。但在某些极端性能要求下，由于内存非连续，速度可能略慢于 vector。

关联容器：有序与无序

set / map / multiset / multimap

基于平衡二叉树（红黑树）实现，维护有序序列。所有操作时间复杂度均为 O(log n)。

• set/multiset：键唯一/可重复。
• map/multimap：键值对存储。
• 查找与范围查询：支持 find(), count(), lower_bound(), upper_bound()。
• 迭代器：支持 ++, -- 前后移动。

map<int, int> m;
m.insert({1, 10});
auto it = m.lower_bound(5); // 返回 >=5 的最小迭代器

unordered_set / unordered_map

基于哈希表实现，增删改查平均复杂度为 O(1)。但元素无序，不支持 lower_bound 及迭代器的 ++/-- 顺序遍历。

其他实用工具

bitset

用于位运算压缩存储，适合状态压缩或大量布尔标记。

bitset<10000> b;
b.set(k, 1);   // 第 k 位置 1
b.flip();      // 全部取反
b.count();     // 统计 1 的个数

容器 API 速查表

掌握这些容器的特性，能帮助你根据具体场景选择最合适的数据结构，从而写出更高效、健壮的代码。