STL-容器

容器

1.容器种类、容器的内存管理和分配策略

随机访问迭代器，支持[n]、+n等跳跃式访问

双向访问迭代器，只支持自增++、自减--的访问操作

a. 【序列式容器】vector（动态数组）

a) 迭代器：随机访问迭代器+迭代器失效问题见上

b) 内存分配与管理策略：整块连续内存+容器满时插入元素，申请两倍于现在大小的内存，然后元素全部拷贝过去

c) 其他问题

i. Clear：clear并不释放vector所占的空间，虽然size变成了0。

ii. 快速释放vector所占内存：vector(v).swap(v)，创建一个临时变量和原有容器交换，临时变量会马上超出它的scope，死掉，释放所占内存。

b. 【序列式容器】list（双向循环链表）

a) 迭代器：双向访问迭代器+迭代器失效问题见上

b) 内存分配与管理策略：节点存储在不连续的内存空间+链表的内存管理那一套

c. 【序列式容器】deque（双端双向队列）

a) 迭代器：随机访问迭代器+迭代器失效问题见上

b) 内存分配与管理策略：分段连续的线性空间+一块主控map（缓冲区索引表）

d. 【序列式容器的适配器】stack（栈）

a) 迭代器：无迭代器，栈的先进后出特性不允许它拥有迭代器

b) 内存分配与管理策略：由双端双向队列deque封闭一口改造而成，内存分配与管理同deque

e. 【序列式容器的适配器】queue（队列）

a) 迭代器：无迭代器，队列的先进先出特性不允许它拥有迭代器

b) 内存分配与管理策略：由双端双向队列deque封闭一口改造而成，内存分配与管理同deque

f. 【序列式容器的适配器】heap（大顶堆）

a) 迭代器：无迭代器，大顶堆取最大元素的特性不允许它拥有迭代器

b) 内存分配与管理策略：由vector+heap算法改造而成，内存分配与管理同vector

g. 【序列式容器的适配器】priority_queue（优先级队列）

a) 迭代器：无迭代器，优先级队列取最大值的特性不允许它拥有迭代器

b) 内存分配与管理策略：由heap改造而成，内存分配与管理同vector

h. 【关联式容器】RB-Tree（红黑树）（平衡树）

a) 红黑树定义

i. 根节点为黑；叶节点（NULL节点）为黑

ii. 节点不是红色就是黑色

iii. 红节点的子节点一定是黑节点

iv. 任意节点到其叶节点的黑节点个数是决定的

b) 红黑树是一棵平衡树

i. 上述性质决定最短分支全黑，最长全红，最长为最短2倍，所以平衡

c) 插入删除

i. 本质都是为了保证黑节点个数到分支相同这一特性。删的时候都是黑转红，插得时候会有红转黑

ii. 根据只有一个分支的二叉查找树的时间复杂度为O(n)、满二叉树的二叉查找树时间复杂度为O(log2N)，及夹逼准则可得红黑树的增删查改时间复杂度为Ologn

i. 【关联式容器】set（集合）/mutilset

a) 由红黑树实现

b) Set的元素即其键值

c) 非随机访问迭代器，所以插入不会使迭代器失效（双层架构迭代器）

d) Mutilset：允许键值重复

j. 【关联式容器】map（映射）/multimap

a) 由红黑树实现

b) map的元素为pair，一对键-值

c) 非随机访问迭代器，所以插入不会使迭代器失效（双层架构迭代器）

d) Mutlimap：允许键值重复

k. 【关联式容器】hash_set、hash_map

a) 由hash表实现

b) Hash表冲突解决方案

i. 线性探测：+1，+2，+3···容易导致堆积问题

ii. 二次探测：+1^2，-1^2，+2^2，-2^2，+3^2，-3^2···次堆积问题

iii. 开链法（类似桶排的东西）：相同的值存在一个链表里

2.容器的选择

a) hash_map与map的选择【漂亮代码的理解：使用尽量小的代价，出效果】

i. hash_map的查找时间是常数级的，但是为了消灭次堆积问题，使装填度尽量小，它所占的内存是远大于它实际使用的。map由红黑树实现，所以它的增删查改的时间复杂度为O(logn)，慢于hash_map，但是它不会像hash_map一样占有很大的内存。

ii. 不在意内存，在意速度的话使用hash_map；在意内存，不在意速度使用map

b) Vector、list、deque

i. 注重查改能力用vector；注重增删能力用list；前后增删+好的查改用deque

c) Stack、queue、priority_queue等

i. 特殊能力使用