STL与泛型编程第三周学习笔记——Boolan

在完成了STL与泛型编程前两周的学习之后，有一些总结和心得在这里通过学习笔记的方式分享出来，笔记我是跟着老师在视频中所讲的内容按照顺序记录的，也不能说是流水账，对课程中的一些问题还是添加了自己的理解和分析，供也在学习C++的小伙伴用作学习交流，如有理解不到位的地方，欢迎批评指正。

上周，老师就分配器和部分容器结构做了详细的介绍，本周接着上周的内容继续学习了容器的结构与分类。

一．容器deque

deque是双向开口，双向进出的容器

Deque有n个buffer缓冲区，一个map相当于其控制中心，map用一个vector来存放指针，分别指向n个缓冲区。

Deque其实是分段连续的，deque如何模拟连续空间，这全都是deque iterators的功劳，其iterators是一个class，iterators用4根指针，分别指向当前位置、起始位置、终止位置和map控制中心的某个位置，以此来判断是哪个缓冲区。

二．容器queue和stack

容器queue是先进先出的容器；容器stack是一端开口，先进后出的容器;

它们可以选择list和deque作为底层容器去支持它们的运行，标准库默认用deque来作为底层容器。Stack和queue都不允许遍历，也不提供iterator。Stack可以选择vector作为底层容器，但是queue不可以选择vector，原因是queue可以从前端出，即pop_front，但vector没有pop_front.当然，stack和queue都不可以选择set或map作为底层容器，这点很好理解。

三．容器rb_tree

Red-Black tree（红黑树）是平衡二元搜索树（balanced binary search tree）中常被使用的一种。其特征是：排列规则有理搜索和安插，并保持适度平衡，即无任何节点过深。

Rb_tree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）。

我们不应使用rb_tree的iterators改变元素值，因元素有其严谨排列规则。但编程层面并喂阻绝，因为rb_tree会作为set和map的底层支持容器，而map允许元素的data被改变，只有元素的key是不能被改变的。

Rb_tree提供了两种插入元素的操作：insert_unique()表示节点的key一定在整个tree中独一无二，否则安插失败；insert_equal()表示节点的key可重复。

这里值得注意的是，在C++标准库中，key和data合成value。

四．容器set，multiset

Set和multiset以rb_tree为底层结构，因此有元素自动排序特性，排序依据是key。set和multiset元素的value和key合一，其value就是key。

同样，set和multiset提供“遍历”操作及iterators，按正常规则（++ite）遍历，便能获得排序状（sorted）。

我们无法使用set和multiset的iterators改变元素值，因其key和value合一。Set和multiset的iterator是其底层容器rb_tree的const-iterator，就是为了禁止对元素进行赋值操作。

Set元素的key必须独一无二，因此其insert()用的是rb_tree的insert_unique；multiset元素的key可重复，因此其insert()用的是rb_tree的insert_equal().

五．容器map，multimap

同样以rb_tree为底层结构，可以进行“遍历”操作有iterators Map/multimap和set/multiset的不同在于使用map/multimap的iterators无法改变元素的key，但可以改变其data，key和data合成了元素的value。

Map元素的key必须独一无二，因此其insert()用的是rb_tree的insert_unique()；multimap元素的key可以重复，因此其insert()用的是rb_tree的insert_equal()

这里值得注意的是，容器map有其独特的operator[]：lower_bound试图在sorted()中寻找元素value，若找到，便传回与value相等的第一个元素；若未找到，则传回该map中最适合放这个元素的位置，在这个点插入新元素。

六．容器hashtable

在本课程第一周的学习中，就对哈希表有了粗略的了解。当容器空间足够时，元素以一个编号T安插在容器中的某个位置，当容器空间不足时，相同的编号便会发生碰撞，通过key/M的余数放在相应的位置。

发生碰撞便安插链表，如果元素个数超过了bucket的个数，则将bucket扩大一倍，所有元素打散重新排列，这叫做rehashing。

Rehashing扩大后的bucket个数刻意为扩大两倍数附近的质数：53、97、193……

Hashtable涉及到的一些类如下代码所示，其中HashFcn用来提取元素的key:

哈希表的节点由两部分组成：值+单向链表指针

这里值得注意的是：iterators走到单向链表边缘时++ite后必须能够到达下一个bucket。因此其iterator中的node* cur指向当前的元素，同时，hashtable* ht指向hashtable本身，即这些bucket

最后，由hash-function算出每个元素的hash-code，使得这些元素经过hash-code映射之后能够足够杂乱随机地置于容器hashtable内，越是杂乱随机，元素之间则越不容易发生碰撞。模板库中Hash-function对各种数据类型进行了偏特化，不同的数据类型对应不同的算法得到hash-code

七．Unordered容器

C++11将hash_***容器改为了unordered_***容器，但本质上并没有区别，unordered容器仍然是建立在哈希表的基础之上的。