容器 (数据类型)

在计算机科学中，容器是指一种类、数据结构、[1][2]或者抽象数据类型，其实例为其他类的对象。换言之，它们以一种遵循特定访问规则的方法来存储对象。容器的大小取决于其包含的对象（或元素）的数目。潜在的不同容器类型的实现可能在空间和时间复杂度上有所差别，这使得在给定应用场景中选择合适的某种实现具有灵活性。

概览

容器可以三种方式看待：

  • 访问：即访问容器中对象的方式。
    • 在数组中，访问凭借数组索引完成。
    • 在栈中，访问遵循先入后出（或后入先出）的顺序[3]。
    • 在队列中，访问遵循先入先出（或后入后出）的顺序[4][5]。
    • 并非所有设计中，这些不同的数据结构都是严格意义上的容器。特别地，按ISO C++的定义，C++标准库中的容器是符合容器要求（container requirement）的类型；C++标准库中作为数组的std::array的特化是这样的容器，但作为栈std::stack和作为队列的std::queue并不是容器，而是基于其它容器的容器适配器（container adaptor）。后者和容器有很多实际差异，例如自身不提供迭代器。
  • 存储：即存储容器中对象的方式。
  • 遍历：即遍历容器中对象的方式。

典型的容器实现如下的方法：

  • 创建一个新的空容器（即构造函数）。
  • 向容器中插入对象。
  • 从容器中删除对象。
  • 删除容器中的所有对象（即清空）。
  • 访问容器中的对象。
  • 获取容器中对象的数目（即尺寸）。

并非所有设计遵循以上要求，例如C++标准库的std::array不提供清空，而std::forward_list不提供对象计数。

容器有时结合迭代器实现。

分类

按存储类型

  • 基于值的容器：存储对象的副本。
  • 基于引用 （英语：reference）的容器：存储指针或对象的引用。

单值或关联容器

  • 单值容器：每个对象在容器中被独立存储，并且其被直接或凭借迭代器访问。
  • 关联容器：关联数组、映射或者字典是由键值对组成的容器，因此每一个键在给定容器中最多出现一次。如果一个值（对象）被存储在给定容器中，那么键可以用于寻找它。

图形容器

部件工具箱使用特殊控件（也称作容器）去将其他控件分组（窗口、面板等）。除它们的图形特性之外，它们有和容器类一致的表现：它们存有它们子控件的列表，并且允许对子控件进行增加、删除或获取等操作。

不同实现

  • .NET: System.Collections (MSDN)（页面存档备份，存于互联网档案馆）
  • ActionScript3: AS3Commons Collections Framework
  • C++: C++标准库 (SC++L) or the obsolete 标准模板库 (STL)
    • 容器在标准模板库中被分为关联容器和标准的序列容器。除了这两种类型之外，也存在容器适配器。由容器实现的数据结构包含数组、列表、映射、队列、集合、堆栈、表、树以及向量。
  • Java: Java集合框架(JCF)
  • Objective-C: Foundation Kit的部分。
  • PL/SQL: 集合[6]
  • Python: 内置容器 list、dict、tuple和set，可使用collections（页面存档备份，存于互联网档案馆）模块进一步拓展。
  • Scala: 在scala.collection.mutable and scala.collection.immutable包中的可变及不可变容器。

参见

  • 数据结构列表
  • 标准模板库#容器
  • 集合
  • 堆栈
  • Java ConcurrentMap

参考资料

  1. ^ Paul E. Black (ed.), entry for data structure in Dictionary of Algorithms and Data Structures. US National Institute of Standards and Technology.15 December 2004. Accessed on Oct 04, 2011.
  2. ^ Entry data structure in the Encyclopædia Britannica (2009) Online entry （页面存档备份，存于互联网档案馆） Accessed on Oct 04, 2011.
  3. ^ LIFO(investopedia.com). [2016-08-19]. （原始内容存档于2016-08-24）. 
  4. ^ FIFO(investopedia.com). [2016-08-19]. （原始内容存档于2016-08-09）. 
  5. ^ FIFO(businessdictionary.com). [2016-08-19]. （原始内容存档于2016-08-27）. 
  6. ^ PL/SQL Collections and Records. [2013-04-20]. （原始内容存档于2013-05-09）. 

外部链接