C++ STL与泛型编程-第三篇 (Boolan)

C++ STL与泛型编程-第三篇 (Boolan)

本章内容:
1 deque&queue和stack深度探索
2 RB-tree深度探索
3 set/multiset深度探索
4 map/multimap深度探索

1 deque&queue和stack深度探索

1.1 deque深度探索

  • deque表示双向开口容器,它模拟了一个连续的存储空间(实质表示连续分段的容器),其中buffer和元素结点设计如下图所示:


    C++ STL与泛型编程-第三篇 (Boolan)_第1张图片
    deque结构
  • 其中buffer表示deque的缓冲区,每个buffer可以存放多个元素结点。并且每个buffer指针存放在vector容器中。每个iterator存放四个指针:cur、first、last、node,cur表示当前数据结点的指针,first表示buffer首指针,last表示buffer的尾指针,node表示这个iterator在vector中的指针地址。
  • deque的源代码如下所示:


    C++ STL与泛型编程-第三篇 (Boolan)_第2张图片
    deque源码剖析1

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    deque源码剖析2
  • deque的insert操作:deque::insert()
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    insert操作

    C++ STL与泛型编程-第三篇 (Boolan)_第5张图片
    insert_aux操作
  • 下面讲解deque如何模拟连续空间(全都是deque iterator的功劳),如下图所示:


    C++ STL与泛型编程-第三篇 (Boolan)_第6张图片
    deque功能方法

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    deque运算符重载

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    deque ++,--

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    deque +=,+

    C++ STL与泛型编程-第三篇 (Boolan)_第10张图片
    deque -=,-

1.2 queue深度探索

  • queue是先进后出的容器,内部使用了容器deque的相关功能,其结构和代码如下所示:


    C++ STL与泛型编程-第三篇 (Boolan)_第11张图片
    queue结构

    C++ STL与泛型编程-第三篇 (Boolan)_第12张图片
    queue源代码

1.3 stack深度探索

  • stack是先进后出的容器,内部使用了容器deque的相关功能,其结构和代码如下所示:


    stack结构

    C++ STL与泛型编程-第三篇 (Boolan)_第13张图片
    stack源代码

2 RB-tree深度探索

  • Red-Black tree(红黑树)是一个平衡二分搜索树(balanced binary search tree)中常被使用的一种。平衡二分搜索树的特性:排列规则有利于search和insert,并保持适度的平衡—无任何结点过深。
  • rb_tree提供遍历操作及iterators。
  • 我们不应使用rb_tree的iterators改变元素值(因为元素有其严谨的排列规则)。编程层面(programming leve)并非阻绝此事。如此设计是正确的,因为rb_tree即将为set何map服务(作为其底部支持)。而map允许元素的data被该改变,只有元素的key才是不可被改变的。
  • rb_tree提供两种insertion操作:insert_unique()insert_equal()
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    rb_tree结构
  • rb_tree源代码详解:


    C++ STL与泛型编程-第三篇 (Boolan)_第15张图片
    rb_tree源代码

    C++ STL与泛型编程-第三篇 (Boolan)_第16张图片
    rb_tree源代码
  • 容器rb_tree的用例:


    C++ STL与泛型编程-第三篇 (Boolan)_第17张图片
    rb_tree测试用例G2.9

    C++ STL与泛型编程-第三篇 (Boolan)_第18张图片
    rb_tree的用例G4.9

3 set/multiset深度探索

  • set/multisetrb_tree为底层结构,因此有“元素自动排序”特性。排序的依据是key,而set/multiset元素的valuekey合一:value就是key
  • set/multiset提供遍历操作及iterators。按正常规则(++ite)遍历,便能获得排序状态(sorted)。
  • 我们无法使用set/multisetiterators改变元素值(因为key有其严谨排序规则)。set/multisetiterator是其底部的RB_treeconst-iterator就是为了禁止用户对元素的赋值。
  • set元素的key必须独一无二,因此其insert()用的是rb_treeinsert_unique()
  • multiset元素的key可以重复,因此其insert()用的是rb_treeinsert_equal()
  • 容器set源代码如下所示:


    C++ STL与泛型编程-第三篇 (Boolan)_第19张图片
    set源码

4 map/multimap深度探索

  • map/multimaprb_tree为底层结构,因此有“元素自动排序”特性。排序的依据是key
  • map/multimap提供遍历操作及iterators。按正常规则(++ite)遍历,便能获得排序状态(sorted)。
  • 我们无法使用map/multimapiterators改变元素的key(因为key有其最严谨的排序规则),但可以用它来改变元素的data。因此map/multimap内部自动将用户指定的key type设为const,如此便能禁止用户对元素的key赋值。
  • map元素的key必须独一无二,因此其insert()用的是rb_treeinsert_unique()
  • multimap元素的key可以重复,因此其insert()用的是rb_treeinsert_equal()
  • map容器的源代码如下图所示:
    C++ STL与泛型编程-第三篇 (Boolan)_第20张图片
    map源代码
  • 容器map,独特的operator[],如下图所示:


    C++ STL与泛型编程-第三篇 (Boolan)_第21张图片
    map operator[]

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