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一、deque 双端队列容器
    #include <deque>
    是下标顺序容器,它允许在首尾两端快速地插入、删除数据
    deque的元素不是全部相邻存储的:采用单独分配的固定大小数组的序列存储数据,以及额外的登记表(中控数组),该表中记录了所有序列的地址,这表示通过下标访问元素时必须经过两次指针解引用,vector只需要一次
    deque支持随机访问,效率依然是O(1)
    deque的存储也可以按需自动扩展、收缩,并且deque的扩展比vector更优,因为不设计到原内存复制、销毁环节
        1、vector扩容,先申请一块更大的新内存,把原内存数据拷贝,释放原内存
        2、deque扩容,只需要申请一块新的固定大小的序列,记录到中控数组即可
    deque比vector多push_front\pop_front操作,并且效率也能O(1)
    vector比deque多个reserve预分配内存,因为deque不需要预分配内存来节约时间
    deque的优点:
        1、与vector相比,头部插入、删除时,不需要搬运后序元素,效率特别高(O(1));在扩容时,也不需要移动、释放原内存,只需操作中控数组即可
        2、与list相比,底层依然是连续空间,空间利用率更高,支持随机访问O(1)
    deque的缺点:
        1、没有vector和list那么极致,随机访问的速度比vector慢(vector是真正的连续空间);中间位置的插入、删除没有list快,list根本不需要扩容
        2、不适合遍历,因为在遍历时deque的迭代器需要频繁地检查是否移动到了某个序列的末尾,并且需要解两次引用,效率低
        3、因此当需要线性容器时,大多数情况下优先考虑vector、list,deque的应用不多(stack\queue)

二、stack 栈容器(适配器)
    <stack>
    底层由deque实现的
    不支持运算符,没有迭代器,只有无参构造、拷贝构造
    empty、push、pop、top、size

三、queue 队列容器(适配器)
    <queue>
    底层由deque实现的
    不支持运算符,没有迭代器,只有无参构造、拷贝构造
    empty\push\pop\front\back\size

四、priority_queue 优先队列容器(适配器)
    #include <queue>
    底层采用vector实现,当数据入队时,会对数据进行调整成堆结构,默认是大顶堆,元素越大,优先级越高,越先出队
    注意:存储的元素必须支持 < 运算符,如果是类类型数据必须重载<运算符
    注意:只能查看top

    如何调整优先队列的优先级:(小顶堆)
    1、元素取反存入、取出取反
    2、类类型数据重载 < 运算符,调整<运算符的比较过程
    3、固定语法
        priority_queue<类型,vector<类型>,greater<类型> > 队列名;
        //  升序
        priority_queue<类型,vector<类型>,less<类型> > 队列名;
        //  降序

五、关联性容器(有序)
    关联性容器可以实现快速查找(O(logn))的容器
    线性容器中array、vector、list、deque都可以使用全局find进行顺序查找(O(n)),必须支持operator==比较
    底层实现 红黑树

六、set 集合容器
    #include <set>
    集合容器,底层采用红黑树实现,特点元素不能重复,会自动对数据进行排序,它存储的元素必须支持 < 运算符,只能使用迭代器遍历
    默认下是按照 operater< 运算符进行比较
    为什么不是使用 operator== 来比较?
        1、二叉排序树的规则:左小于根、根小于右,如果相等插入失败,==无法判断大小
        2、a == b  可以使用 !(a<b || b<a) 替代
    构造函数:只有无参、拷贝构造
    支持的运算符:与list一致,不支持随机访问

    常用成员函数:
    iterator insert( iterator i, const TYPE& val );
    功能:向set中添加val,i位置意义不大
    void insert( input_iterator start, input_iterator end );
    功能:想set添加一组[start,end)数据
    pair<iterator,bool> insert( const TYPE& val );
    功能:向set中添加val
    返回值:返回键值对pair<添加的位置,是否添加成功>

    size_type count( const key_type& key );
    功能:查看key在set中有几个,要么0要么1

    iterator find( const key_type& key );
    功能:查找set中key的元素的位置,并返回该位置的迭代器
    如果找不到key,返回end()位置的迭代器

    pair<iterator, iterator> equal_range(const key_type& key );
    功能:查看key在set中的范围,并返回该范围组成的键值对,在set中意义不大

    void erase( iterator pos );
    void erase( iterator start, iterator end );
    size_type erase( const key_type& key );
    功能:删除值为key的元素,成功返回1 失败返回0

    key_compare key_comp() const;
    功能:返回一个用于比较set中元素的函数对象,该对象属于set
        set<int>::key_compare cmp = s.key_comp();
        cmp(int,int) 第一个"小",则为真
    value_compare value_comp() const;
        在set中等同于 key_comp

    iterator lower_bound( const key_type& key );
    功能:返回一个大于或等于key的最小的元素的迭代器
    iterator upper_bound( const key_type& key );
    功能:返回一个大于key的最小的元素的迭代器

七、multiset 多重集合容器
    #include <set>
    元素可以重复,也会对元素自动进行排序,元素必须支持<运算符,只能用迭代器遍历
    size_type count( const key_type& key );
    功能:计算有几个key
    pair<iterator, iterator> equal_range(const key_type& key);
    功能:返回值为key的元素的范围

八、map 映射容器
    #include <map>
    有序键值对容器,是由key/value组成的元素(键值对、字典)pair,要求key不能重复,一个key只能对应一个值,会根据key进行排序,因此key必须支持 < 运算符

    一般map中存储一些经常需要查找的数据,因为map的查找速度极快,set速度也不慢,但是map比set多一个value来进行描述,redis内存数据库中使用键值对存储数据

    key和value一一对应,可以根据key来访问value,底层采用红黑树根据key来进行组织、管理,查找效率很高

    构造函数:
    map( iterator start, iterator end );
    功能:使用一组数据(pair类型)构造
    map( iterator start, iterator end,const key_compare& cmp );
    功能:使用一组数据(pair类型)构造,并提供key的比较函数
    map( const key_compare& cmp );
    功能:提供key的比较函数构造

    支持的运算符:
        [] 支持通过key作为下标访问元素的value
        既可以用于访问,当key不存在时,也可以用于插入数据<key,value>,如果key存在,则修改value
            m[key] = value; //  添加、修改
            m[key]; //  key不存在,添加key-value value使用无参构造或者默认值0
            m[key]; //  key存在,访问对应的value

        成员函数 at(key) 也可以用于访问、修改key的value,但是当key不存在时会排除异常out_of_range

    常用成员函数:
    iterator insert( iterator i, const TYPE& pair );
    void insert( input_iterator start, input_iterator end );
    pair<iterator,bool> insert( const TYPE& pair );

九、multimap 多重映射容器
    #include <map>
    使用方式与map几乎类似
    不同的是它的key可以对应多个不同的value,因此不能支持[]运算符
    一些成员函数:count、equal_range 就变得有意义


    通过迭代器删除元素需要注意的问题:
    1、对于关联性容器(set\multiset\map\multimap),删除当前iterator会仅仅使得当前iterator失效,其余位置没有变化,因此在erase时只需要递增iterator即可依次删除,因为底层是红黑树,某个节点删除不会影响其它节点的位置
        map.erase(it++);
    2、对于线性容器(vector\deque),删除当前iterator后,后序所有的iterator失去原来意义,因为使用的是连续内存,删除一个,后面所有元素都重新移动,iterator不能递增删除,只能通过重新接收erase的返回值,获取新的当前iterator继续删除
        it = vector.erase(it);
    3、list 两种方式都可以

十、bitset 位集合容器
    #include <bitset>
    是一种封装了各种位操作的类类型数据结构
    !=, ==, &=, ^=, |=, ~, <<=, >>=, []
   
    成员函数:
    any 有任意一位是1,返回真
    count 统计二进制位是1的位数有几位
    flip 所有二进制位取反\指定的二进制位取反
    none 全部位没有一个是1,返回真
    reset 全部二进制位置0\指定二进制位置0
    set 全部二进制位置1\指定二进制位置val=1
    size 获取位数
    test 访问指定的二进制位的值
    to_string 把所有二进制位转stirng类型
    to_ulong 把所有二进制位转unsigned long类型
   
    C++不常用,但是对于嵌入式软件编程会比较方便去设置二进制位

    常考面试题:
        1、vector与list的区别?
            顺序结构、链式区别
            容器区别:支持运算符、算法、迭代器等
        2、指针与迭代器的区别?
            1、迭代器实际是为了遍历、操作容器而进行了封装的类模板,重载了指针操作的相关运算符,使用起来像指针一样,更像智能指针
            2、迭代器使用后会失效,不能继续直接使用,正常使用指针是可以继续使用
            3、指针可以指向函数,迭代器只能指向容器
            4、指针是迭代器的一种,只能用于某些特定类型的容器;迭代器是指针的一种泛化类型,可以用于任意类型的容器,所以指针满足迭代器的一切要求

            迭代器设计模式:提供一种方法,不需要暴露其容器中的内部数据类型情况下,也能够正常操作、遍历该容器的每个元素,这种设计模式在STL中广泛使用

        3、STL中哪些容器底层采用红黑树?为什么?
            set\mulitset\map\mulitmap
            1、数据需要频繁查找,也需要进行一些插入、删除操作,普通链式结构、顺序结构性能不高
            2、选择二分查找
            3、选择有序二叉树、不够均匀、接近单支状、效率低
            4、平衡二叉树AVL,查找效率高,创建、插入、删除效率低
            5、红黑树,伪平衡、查找速度很接近AVL、创建、插入、删除效率比AVL树高得多,综合性能最优


   


   


posted @ 2023-09-11 19:29  歪爱慕外  阅读(35)  评论(0)    收藏  举报