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1.4.2 请说说 STL 中常见的容器,并介绍一下实现原理
参考回答
容器可以用于存放各种类型的数据(基本类型的变量,对象等)的数据结构,都是模板类,分为顺序容器、关联式容器、容器适配器三种类型,三种类型容器特性分别如下:
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顺序容器
容器并非排序的,元素的插入位置同元素的值无关。包含vector、deque、list,具体实现原理如下:
(1)vector 头文件
动态数组。元素在内存连续存放。随机存取任何元素都能在常数时间完成。在尾端增删元素具有较佳的性能。
(2)deque 头文件
双向队列。元素在内存连续存放。随机存取任何元素都能在常数时间完成(仅次于vector)。在两端增删元素具有较佳的性能(大部分情况下是常数时间)。
(3)list 头文件
双向链表。元素在内存不连续存放。在任何位置增删元素都能在常数时间完成。不支持随机存取。
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关联式容器
元素是排序的;插入任何元素,都按相应的排序规则来确定其位置;在查找时具有非常好的性能;通常以平衡二叉树的方式实现。包含set、multiset、map、multimap,具体实现原理如下:
(1)set/multiset 头文件
set 即集合。set中不允许相同元素,multiset中允许存在相同元素。
(2)map/multimap 头文件
map与set的不同在于map中存放的元素有且仅有两个成员变,一个名为first,另一个名为second, map根据first值对元素从小到大排序,并可快速地根据first来检索元素。
注意: map同multimap的不同在于是否允许相同first值的元素。
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容器适配器
封装了一些基本的容器,使之具备了新的函数功能,比如把deque封装一下变为一个具有stack功能的数据结构。这新得到的数据结构就叫适配器。包含stack,queue,priority_queue,具体实现原理如下:
(1)stack 头文件
栈是项的有限序列,并满足序列中被删除、检索和修改的项只能是最进插入序列的项(栈顶的项)。后进先出。
(2)queue 头文件
队列。插入只可以在尾部进行,删除、检索和修改只允许从头部进行。先进先出。
(3)priority_queue 头文件
优先级队列。内部维持某种有序,然后确保优先级最高的元素总是位于头部。最高优先级元素总是第一个出列。、
1.4.3 说说 STL 中 map hashtable deque list 的实现原理
参考回答
map、hashtable、deque、list实现机理分别为红黑树、函数映射、双向队列、双向链表,他们的特性分别如下:
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map实现原理
map内部实现了一个红黑树(红黑树是非严格平衡的二叉搜索树,而AVL是严格平衡二叉搜索树),红黑树有自动排序的功能,因此map内部所有元素都是有序的,红黑树的每一个节点都代表着map的一个元素。因此,对于map进行的查找、删除、添加等一系列的操作都相当于是对红黑树进行的操作。map中的元素是按照二叉树(又名二叉查找树、二叉排序树)存储的,特点就是左子树上所有节点的键值都小于根节点的键值,右子树所有节点的键值都大于根节点的键值。使用中序遍历可将键值按照从小到大遍历出来。
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hashtable(也称散列表,直译作哈希表)实现原理
hashtable采用了函数映射的思想记录的存储位置与记录的关键字关联起来,从而能够很快速地进行查找。这决定了哈希表特殊的数据结构,它同数组、链表以及二叉排序树等相比较有很明显的区别,它能够快速定位到想要查找的记录,而不是与表中存在的记录的关键字进行比较来进行查找。
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deque实现原理
deque内部实现的是一个双向队列。元素在内存连续存放。随机存取任何元素都在常数时间完成(仅次于vector)。所有适用于vector的操作都适用于deque。在两端增删元素具有较佳的性能(大部分情况下是常数时间)。
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list实现原理
list内部实现的是一个双向链表。元素在内存不连续存放。在任何位置增删元素都能在常数时间完成。不支持随机存取。无成员函数,给定一个下标i,访问第i个元素的内容,只能从头部挨个遍历到第i个元素。