C++ 数据结构

基本数据类型

1. 整型：int
   内存中的数据（64位机器）：短整型 short int（2 字节）、长整型 long int（8 字节）、整型 int（与编译器有关，4 或 8 字节）

2. 字符型：char
   ASCII 字符：7 位整型码形式存放在 8 位数中，共能表示 128 个代码（95 个可见字符和 33 个控制字符）。

NULL：0　　空格：32　　十进制数 0~9：48~57　　大写字母 A-Z：65~90　　小写字母 a-z：97~122 

大小写转换：大写 + 32 = 小写

3. 实数型：float，double，long double
   内存中的数据（64位机器）：float（24 字节）、double（8 字节）、long double（16 字节）

4. 枚举型：enum
   整数表示法表示用户定义的数据集合。元素代表的大小可指定，未指定的按顺序增加（默认为首个 0）。枚举值是常量不是变量，不能在程序中再为枚举元素赋值。枚举型的取值范围只能是 2 的 n 幂次，如下例取值范围为 0 ~ 15：

enum Month {Jan = 1, Feb, Mar, Apr, May, Jun, Jul, Aug = 10, Sep, Oct, Nov, Dec};
Month Mon = Dec;    // Mon 的值是 14

枚举型可以隐式的转换为 int 型，但 int 型不能隐式的转换为枚举型。

5. 指针型
   代表指向某一内容地址的无符号数，也可用来得到存放于该地址的数据。指针所指地址内容存放的数据类型称基类型，在定义指针时使用。用途：开发动态数据结构如链表、树及图。
   指针运算：
   p+k 指针向右移 k 个数据元素的位置，p-k 指针向左移 k 个数据元素的位置；
   &p 返回指针 p 的地址， *p 返回地址中数据项的值；
   申请动态存储区：p = New T；
   释放该指针申请的内存：delete p。
   例如：

char str[] = "ABCDEFG";
char *PC = str;    // PC 指向字符串 str
short X = 33;
short *PX = &X;    // PX 指向短整型 x
cout<< *PC <

6. 数组型：array[]
   C++ 中数组下标越界不会报错，但它可能会覆盖内存中该位置的其他变量，导致运行出错。

7. 字符串：string
   串的比较操作使用 ASCII 码排序。
   串长度 strlen(char *s)、串拷贝 strcpy(char *s1, char *s2)、串连接 strcat(char *s1, char *s2)、串比较 strcmp(char *s1, char *s2)。
   字符串以 '\0' 结尾，例如 "A String" 以 9 个元素字符数组的形式存放在内存中，串长度为 8。

8. 结构体：struct
   将多个不同类型的元素组合成一个单独对象的结构，使用 结构体变量.变量名 来取值或赋值。

9. 文件
   外部设备以字符流形式存放信息，提供与内存交换数据的操作。输入流从外部设备文件流到内存中，输出流将信息从内存中输出到外部设备的文件中。

数据类型	描述
ofstream	该数据类型表示输出文件流，用于创建文件并向文件写入信息。
ifstream	该数据类型表示输入文件流，用于从文件读取信息。
fstream	该数据类型通常表示文件流，且同时具有 ofstream 和 ifstream 两种功能。

模式标志	描述
ios::app	追加模式。所有写入都追加到文件末尾。
ios::ate	文件打开后定位到文件末尾。
ios::in	打开文件用于读取。
ios::out	打开文件用于写入。
ios::trunc	如果该文件已经存在，其内容将在打开文件之前被截断，即把文件长度设为 0。

例如：

ofstream outfile;
outfile.open("file.dat", ios::out | ios::trunc );    // 以写入模式打开文件，并希望截断文件，以防文件已存在

模板类型

模板是泛型编程的基础，泛型编程即以一种独立于任何特定类型的方式编写代码。
　　函数模板允许使用多个类型参数，但在 template 定义部分的每个形参前必须有关键字 typename 或 class。
　　在 template 语句与函数模板定义语句之间不允许有别的语句。
　　模板函数定义的一般形式如下所示：

// 函数模板——使用体现：调用函数时传递的参数类型
template
/* 这里不能有别的语句 */
<返回类型><函数名>(参数表)
{
    // 函数体
}

// 结构体模板——使用体现：声明结构元素时 StackNode<类型> s
template
struct StackNode
{
　　struct T data;
　　struct StackNode *next;
};

// 类模板——使用体现：声明类对象时 Stack<类型> s
template
class Stack
{
public:
    T pop();
    bool push(T e);
private:
    StackNode *p;
}

template    // 类模板外的成员函数实现
T Stack::pop()
{...}

树

路径：从父结点移动到孩子和其他后代所经路线。
层次：根层次 0，双亲层次 1，下一层结点层次 2，以此类推。（好像也有把根节点算第 1 层的，具体情况具体分析好了~ 下文都假设根节点是第 0 层）
深度：从根到结点之间最长路径的长度。

完全二叉树：根节点到倒数第二层的结点都是满的，而最后一层的所有叶子结点占据树的最左边位置。
满二叉树：第 N 层包含 2 的 N 次方个结点的完全二叉树。
二叉搜索树：对每个结点，其左子树中的数据值都小于结点本身的值，而右子树中的数据值都大于或等于结点值。

平衡二叉树：一般是由平衡因子差值决定并通过旋转来实现。
AVL 树：严格的平衡二叉树，树高差只有 1，只要插入或删除不满足上面的条件就要通过旋转来保持平衡。由于旋转是非常耗费时间的，我们可以推出 AVL 树适合用于插入删除次数比较少、但查找多的情况。应用： Windows 对进程地址空间的管理。
红黑树：平衡二叉树，通过对任何一条从根到叶子的简单路径上各个节点的颜色进行约束，确保没有一条路径会比其他路径长 2 倍，因而是近似平衡的。所以相对于严格要求平衡的 AVL 树来说，它的旋转保持平衡的次数较少。搜索少、插入删除次数多的情况下就用红黑树来取代 AVL。应用：广泛用在 C++ 的 STL 中。此外还有 linux 进程调度 Completely Fair Scheduler 用红黑树管理进程控制块，epoll 在内核中用红黑树管理事件块，nginx 中用红黑树管理 timer 等。

B树，B+树：多路查找树，它们特点是一样的，分支多层数少。应用：数据索引、数据库索引、磁盘文件组织。
Trie 树：单词查找树，常用来操作字符串。不同字符串的相同前缀只保存一份。应用：搜索引擎前缀匹配、词频统计。