【NDK系列6】C++ 容器

容器

容器，就是用来存放东西的盒子。

常用的容器包括：数组array, 链表list， 树tree， 栈stack， 队列queue， 散列表hash table, 集合set、映射表map 等等。容器便是容纳这些数据结构的。这些数据结构分为序列式与关联式两种，容器也分为序列式容器和关联式容器。

STL 标准模板库，核心包括容器、算法、迭代器。

元素排列次序与元素无关，由元素添加到容器的顺序决定

序列式容器/顺序容器

容器	说明
vector	支持快速随机访问
list	支持快速插入、删除
deque	双端队列 允许两端都可以进行入队和出队操作的队列
stack	后进先出LIFO(Last In First Out)堆栈
queue	先进先出FIFO(First Input First Output)队列
priority_queue	有优先级管理的queue

向量(vector)

连续存储的元素

迭代器

//获得指向首元素的迭代器  模板类，不是指针，当做指针来使用
vector::iterator it = vec.begin();
//遍历元素
for (; it < vec.end(); it++)
{
    cout << *it << endl;
}
//begin和end   分别获得 指向容器第一个元素和最后一个元素下一个位置的迭代器
//rbegin和rend 分别获得 指向容器最后一个元素和第一个元素前一个位置的迭代器

//注意循环中操作元素对迭代器的影响
vector::iterator it = vec.begin();
for (; it < vec.end(); )
{
    //删除值为2的元素 
    if (*it == 2) {
        vec.erase(it);
    }
    else {
        it++;
    }
}

列表 (list)

由节点组成的双向链表，每个结点包含着一个元素

双端队列(deque)

连续存储的指向不同元素的指针所组成的数组

栈(stack)

后进先出的值的排列

stack s;
//入栈
s.push(1);
s.push(2);
//弹栈
s.pop();
//栈顶
cout << s.top() << endl;

队列(queue)

先进先出的值的排列

queue q;
q.push(1);
q.push(2);
//移除最后一个
q.pop();
//获得第一个
q.front();
//最后一个元素
cout << q.back() << endl;

优先队列(priority_queue )

元素的次序是由所存储的数据的某个值排列的一种队列

//最大的在队首
priority_queue;
//在vector之上实现的
priority_queue, less >; 
//vector 承载底层数据结构堆的容器
//less 表示数字大的优先级高，而 greater 表示数字小的优先级高
//less       让优先队列总是把最大的元素放在队首
//greater    让优先队列总是把最小的元素放在队首

//less和greater都是一个模板结构体 也可以自定义

class Student {
public:
    int grade;
    Student(int grade):grade(grade) {
    }
};
struct cmp {
    bool operator ()(Student* s1, Student* s2) {
        // > 从小到大
        // < 从大到小 
        return s1->grade > s2->grade;
    }
    bool operator ()(Student s1, Student s2) {
        return s1.grade > s2.grade;
    }
};
priority_queue, cmp > q1;
q1.push(new Student(2));
q1.push(new Student(1));
q1.push(new Student(3));
cout << q1.top()->grade << endl;

关联式容器

关联容器和大部分顺序容器操作一致

关联容器中的元素是按关键字来保存和访问的 支持高效的关键字查找与访问

集合(set)

由节点组成的红黑树，每个节点都包含着一个元素,元素不可重复

set a;  
set a1={"fengxin","666"};
a.insert("fengxin");  // 插入一个元素
a.erase("123"); //删除

键值对(map)

由{键，值}对组成的集合

map m;
map m1 = { { 1,"dds" },{ 2,"dds" } };
//插入元素
m1.insert({ 3,"ddss" });
//pair=键值对
pair p(4, "ddsd");
m1.insert(p);
//insetrt 返回 map::iterator : bool 键值对
//如果 插入已经存在的 key，则会插入失败   
//multimap：允许重复key
//使用m1[3] = "xx" 能够覆盖


//通过【key】操作元素
m1[5] = "yihan";
cout << m1[5].c_str() << endl; 
//通过key查找元素
map::iterator it = m1.find(3);
cout << (*it).second.c_str()<< endl;
// 删除 
m1.erase(5);
//遍历
for (it = m1.begin(); it != m1.end(); it++)
{
    pair item = *it;
    cout << item.first << ":" << item.second.c_str() << endl;
}

unordered_map

c++11取代hash_map（哈希表实现，无序）

哈希表实现查找速度会比RB树实现快,但rb整体更节省内存

需要无序容器，高频快速查找删除，数据量较大用unordered_map；

需要有序容器，查找删除频率稳定，在意内存时用map。

红黑树

红黑树(Red Black Tree)又称为 RB树,是一种相对平衡二叉树 。

1.节点是红色或黑色。

2.根节点是黑色。

3.每个叶子节点(空节点)都是黑色的。

4 每个红色节点的两个子节点都是黑色。(从每个叶子到根的所有路径上不能有两个连续的红色节点)

5.从任一节点到其每个叶子的所有路径都包含相同数目的黑色节点。

插入7.png

1. 插入新节点总是红色节点
2. 如果插入节点的父节点是黑色, 能维持性质
3. 如果插入节点的父节点是红色, 破坏了性质。插入算法就是通过重新着色或旋转, 来维持性质

插入 7 后,破坏了规则，那么需要根据不同的状况进行不同的策略使其平衡并符合规则。

7的父节点8 与叔父节点 12 都是红色，则我们可以将8、12两个重绘为黑色并重绘祖父节点9为红色。

这里9是根节点，为了满足规则1，又把它重绘为黑色 .

经过调整：

插入7_over.png

现在满足5个规则，因此7插入完成。

接下来插入 6

插入6.png

现在新节点 6 是 父节点 7的左节点，而6的叔父节点 缺少，父节点 7 又是祖父节点8的左子节点 ，

这种情形下，我们进行针对6节点的祖父节点8的一次右旋转

右旋转：

顺时针旋转红黑树的两个节点，使得父节点被自己的左孩子取代，而自己成为自己的右孩子。

左旋转则倒过来

插入6右旋.png

再切换 7 和 8 的颜色

插入6旋转切换颜色.png

再插入5，5和6都是红色，将 父节点 6 和叔父节点 8 绘为黑色，祖父7设为红色，最终

最终插入5.png