使用大括号 {}
是 C++11 引入的 初始化列表 语法,它允许我们在构造或初始化对象时直接传入一组值。大括号的使用在许多情况下都能让代码更加简洁和直观。
{nums[i], nums[left], nums[right]}
是一个 初始化列表,用于初始化一个 vector
类型的对象,这个 vector
对象包含三个元素:nums[i]
、nums[left]
和 nums[right]
。
2. 为什么使用大括号而不是小括号?
在 C++ 中,小括号 ()
用于函数调用或者对象的构造,而大括号 {}
则用于初始化列表。使用大括号 {}
初始化列表的优势在于:
vector
类型可以通过初始化列表自动推导出),减少了显式的类型声明。{}
语法更具表达性,避免了潜在的构造问题或不必要的类型转换。4. 大括号 {}
和小括号 ()
的区别:
小括号 ()
用于:
int(x)
。大括号 {}
用于:
总结:
使用大括号 {}
是 C++11 引入的初始化列表语法,它可以用来创建并初始化对象(例如 vector
),使代码更加简洁、可读。
在 C++ 中,&
用在参数类型后面,表示传递引用(pass by reference)。具体到你问的 vector
,这表示传递 nums
这个 vector
类型的参数时,是通过引用传递的,而不是通过值传递。让我们详细了解为什么使用 &
。
1. 传值 vs 传引用:
vector nums
如果不加 &
,表示通过值传递。这意味着将 nums
数组的一个副本传递给函数,函数内的修改不会影响原始的 nums
数组。vector& nums
表示通过引用传递,这意味着你传递的是 nums
本身的引用,函数内对 nums
的修改将直接影响原始的 nums
数组。2. 为什么使用 &
:
vector
是一个动态数组,当你通过值传递时,会将整个数组复制一份到函数内部。这样对于较大的数组,会浪费大量的内存和时间。通过引用传递(&
),你只传递数组的内存地址,不需要复制整个数组。&
,每次调用函数都会复制整个 vector
,这在处理大数据时会非常低效,尤其是像 vector
这样动态分配内存的数据结构。是的,reverse(s.begin(), s.end())
和 reverse(0, s.size())
有区别,它们的使用方式和参数类型不同。
1. reverse(s.begin(), s.end())
:
reverse(s.begin(), s.end())
是通过 迭代器 来指定需要反转的范围。s.begin()
是一个指向 s
第一个字符的迭代器。s.end()
是一个指向 s
最后一个字符 后面位置 的迭代器。reverse(s.begin(), s.end())
会反转字符串 s
中从第一个字符到最后一个字符的所有字符。string s = "hello";
reverse(s.begin(), s.end());
cout << s; // 输出 "olleh"
2. reverse(0, s.size())
:
reverse(0, s.size())
使用的是 整数索引 来指定反转的范围,假设 reverse
函数是使用整数索引而不是迭代器。0
表示字符串的第一个字符的索引,s.size()
表示字符串的长度。这里的 s.size()
代表的是最后一个字符之后的位置,而不是实际的字符索引。注意,如果直接这样写, reverse(0, s.size())
并不直接适用于 std::string
,因为标准库的 reverse
算法并不接受整数值,而是接受迭代器。示例(如果 reverse
支持整数索引):
// 如果自定义了 reverse 函数
string s = "hello";
reverse(0, s.size()); // 这里假设 reverse 函数接受索引
cout << s; // 输出 "olleh"
区别:
参数类型:
reverse(s.begin(), s.end())
使用的是迭代器,标准库的 reverse
函数要求参数为迭代器类型。reverse(0, s.size())
使用的是整数索引,这种方式在标准库中不直接适用。范围表示:
reverse(s.begin(), s.end())
表示从第一个元素到最后一个元素的范围(注意 s.end()
是一个指向容器末尾后一个位置的迭代器)。reverse(0, s.size())
如果是整数索引,通常是表示从索引 0 到索引 s.size()
,这意味着反转的范围应该是从第一个字符到 最后一个字符之后 的位置。这可能会导致越界或错误的行为,除非你使用了自定义的 reverse
函数来处理这种情况。结论:
reverse(s.begin(), s.end())
,这是 C++ 标准库 reverse
函数的标准用法。reverse(0, s.size())
不是 C++ 标准库的有效用法,除非你自定义了一个支持整数索引的 reverse
函数。在这段代码中,int* next
和 getNext(&next[0], needle)
涉及到如何通过传递数组的指针来修改数组内容。我们逐步解释这两部分的含义:
1. int* next
的含义:
int* next
是一个指针变量,用来接收 next
数组的首地址。具体来说,next
数组存储的是模式串(needle
)的部分匹配表(或称为 KMP 算法的 next
数组)。
在 C++ 中,数组名本身就代表数组的首地址。因此,如果我们定义一个数组 next
,则 &next[0]
是数组 next
的首地址。
2. getNext(&next[0], needle)
的含义:
getNext(&next[0], needle)
调用了一个函数 getNext
,该函数的作用是计算并填充 next
数组。&next[0]
传递的是 next
数组的首地址,即该数组的指针。
在 getNext
函数内,next
数组的值会根据 needle
(模式串)的内容被修改,从而帮助后续字符串匹配时跳过已经匹配的部分,提高匹配效率。
代码中传递 &next[0]
的原因:
next
是一个 vector
类型的容器,&next[0]
返回的是 vector
内部的数组的首地址(即 int*
类型)。next
是一个 vector
类型的对象,而 getNext
函数的参数是 int* next
(指针类型),所以需要传递 &next[0]
,即 next
数组的指针。getNext
可以直接修改 next
数组的内容,而不需要返回一个新的数组。t.erase(t.begin())
和 t.erase(t[0])
这两行代码看起来很相似,但实际上它们是 完全不同的。它们的行为有很大的差别。
1. t.erase(t.begin())
t.begin()
返回的是指向字符串 t
第一个字符的 迭代器。
erase
方法用于删除字符串中的元素,而它接受的参数是一个 迭代器,指向要删除的字符。
t.erase(t.begin())
会删除字符串 t
的第一个字符,等同于 t[0]
被删除。
2. t.erase(t[0])
t[0]
是字符串 t
中第一个字符的 值,而不是指向该字符的迭代器。
erase
方法要求传入一个 迭代器 或者一个 下标,而 t[0]
是一个字符,不能作为 erase
的参数。因此,t.erase(t[0])
会导致编译错误,因为 t[0]
返回的是一个字符值,而不是迭代器。
总结
t.erase(t.begin())
:删除字符串 t
中第一个字符,通过迭代器指定要删除的位置。t.erase(t[0])
:这是错误的,t[0]
返回的是字符值,不是迭代器,因此不能作为 erase
函数的参数。正确的做法是使用 t.erase(t.begin())
来删除字符串中的第一个字符。
- push(x) -- 元素 x 入栈
- pop() -- 移除栈顶元素
- top() -- 获取栈顶元素
- empty() -- 返回栈是否为空
栈(Stack)是一种线性数据结构,遵循后进先出(LIFO,Last In First Out)原则,即最后加入栈的元素最先被移除。栈的基本操作主要包括以下几种:
1. push(x) – 入栈
x
添加到栈顶。示例:
stack st;
st.push(10); // 将10压入栈顶
st.push(20); // 将20压入栈顶
2. pop() – 出栈
pop()
时会引发错误(如访问空栈时可能导致未定义行为或运行时错误)。示例:
stack st;
st.push(10);
st.push(20);
int top = st.pop(); // 移除栈顶元素20
3. top() – 获取栈顶元素
top()
时会引发错误。示例:
stack st;
st.push(10);
st.push(20);
int top = st.top(); // 获取栈顶元素20
4. empty() – 判断栈是否为空
true
,否则返回 false
。示例:
stack st;
bool isEmpty = st.empty(); // 判断栈是否为空
5. size() – 获取栈中元素个数
示例:
stack st;
st.push(10);
st.push(20);
int size = st.size(); // 获取栈中元素个数,结果是2
栈的操作总结:
操作 | 描述 | 时间复杂度 |
---|---|---|
push(x) |
将元素 |
O(1) |
pop() |
移除并返回栈顶元素 | O(1) |
top() |
返回栈顶元素但不移除它 | O(1) |
empty() |
判断栈是否为空 | O(1) |
size() |
获取栈中的元素个数 | O(1) |
peek() 操作是栈(stack)数据结构中的一个常见操作,用于查看栈顶元素,但不移除它。也就是说,peek() 让我们能够访问栈顶的元素,同时保持栈的状态不变。
peek() 操作的主要作用:
返回栈顶元素:它返回栈中最上面的元素。
不改变栈的状态:与 pop() 操作不同,peek() 只是查看栈顶元素,并不会将其移除,所以栈中的元素个数保持不变。
在 C++ 的 STL(标准模板库)中,stack
类自带 top()
方法,这个方法的作用与 peek()
方法相同,都是返回栈顶元素。注意,top()
方法只是查看栈顶元素,不会改变栈的状态
栈(Stack)是一种线性数据结构,遵循后进先出(LIFO,Last In First Out)原则,即最后加入栈的元素最先被移除。栈的基本操作主要包括以下几种
栈的基本结构:
push
、pop
)都作用于栈顶。1. 队列的基本定义:
队列是一种**先进先出(FIFO,First In First Out)**的数据结构,意味着最先加入队列的元素会最先被移除。队列可以通过两端来进行操作:入队(enqueue)和出队(dequeue)
队列的首部和尾部:
入队和出队操作:
push(x) -- 将一个元素放入队列的尾部。
pop() -- 从队列首部移除元素。
peek() -- 返回队列首部的元素。
empty() -- 返回队列是否为空。
队列(Queue)是一种**先进先出(FIFO, First In First Out)**的数据结构。它支持从两端进行操作:从队列尾部添加元素(入队),从队列首部移除元素(出队)。
队列的基本操作通常包括以下几种:
1. 入队(enqueue)
enqueue(10)
将元素10加入队列的尾部void enqueue(int x) {
queue.push(x); // 假设queue是一个标准队列
}
2. 出队(dequeue)
dequeue()
将从队列首部移除一个元素并返回。int dequeue() {
int front = queue.front(); // 获取队列首部元素
queue.pop(); // 移除队列首部元素
return front; // 返回移除的元素
}
3. 查看队列首部元素(peek/front)
peek()
返回队列首部的元素,但不从队列中移除它int peek() {
return queue.front(); // 返回队列首部元素
}
4. 检查队列是否为空(isEmpty)
true
,否则返回false
。isEmpty()
检查队列是否为空bool isEmpty() {
return queue.empty(); // 如果队列为空,返回true
}
5. 获取队列的大小(size)
size()
返回队列中元素的个数int size() {
return queue.size(); // 返回队列中的元素个数
}
6. 清空队列(clear)
clear()
移除所有元素void clear() {
while (!queue.empty()) {
queue.pop(); // 移除队列中的所有元素
}
}
7. 查看队列尾部元素(back)
back()
返回队列尾部的元素int back() {
return queue.back(); // 返回队列尾部元素
}
在 C++ 中,""
和 ''
都是用来表示字符或者字符串的,但它们的用途有所不同。
""
(双引号):用于表示字符串(std::string
)。例如:
"+"
:这是一个包含一个字符 +
的字符串。"123"
:这是一个包含数字字符的字符串。""
用于包含多个字符(甚至是一个字符),并且在 C++ 中,字符串是以 std::string
类型表示的,字符串类型是一个类,可以调用其成员函数。
''
(单引号):用于表示单个字符(char
)。例如:
'+'
:这是一个字符 +
,而不是一个字符串。'a'
:这是字符 a
。''
只能用于表示单个字符,它会创建一个 char
类型的值。
总结:
""
用于表示字符串,可以包含一个或多个字符。''
用于表示单个字符。tokens[i]
是一个字符串,所以需要使用 双引号 来比较运算符这行代码定义了一个 优先队列 (priority_queue
) 变量 pri_que
,它用于存储一组元素,并确保可以快速访问具有最大(或最小)优先级的元素。具体来说,它是一个小顶堆(因为我们定义的比较函数使得堆顶是频率最小的元素)。
让我们逐一解释这个声明:
priority_queue, vector>, mycomparison> pri_que;
1. priority_queue
priority_queue
是 C++ STL 提供的容器适配器(container adapter)。它是一个基于堆(heap)的数据结构,用于维护一个集合,其中的元素总是按照优先级顺序排列。通过堆操作(插入和删除),它可以确保总是快速地访问具有最大(或最小)优先级的元素。
priority_queue
实现的是 最大堆,即堆顶元素是当前队列中的最大元素。2. pair
在这里,priority_queue
存储的是 pair
类型的元素。每个元素是一个二元组,由两个 int
类型的值组成:
pair.first
:通常存储的是某个值(例如,数字)。pair.second
:通常存储的是该值的 频率 或者某个权重,表示优先级。例如,在这段代码中,我们使用它来存储频率对:
int
表示数组中的元素(数字)。int
表示该元素出现的频率。3. vector
这部分指定了 priority_queue
内部的底层容器类型。默认情况下,priority_queue
使用的是 vector
作为底层容器,但也可以使用其他容器(如 deque
)。在这里,vector
表示堆将使用一个 vector
来存储 pair
类型的元素。
4. mycomparison
mycomparison
是我们自定义的比较器类,用于定义堆元素的优先级。在这里,它用于将小顶堆的行为实现为基于频率的排序:
mycomparison
类中重载了 operator()
,当我们将元素插入堆时,比较器会决定哪个元素优先。lhs.second > rhs.second
,意味着优先级是按 频率升序 排列的,即频率最小的元素会被放到堆顶,这使得堆是一个 小顶堆。综上:
priority_queue
声明了一个小顶堆,它存储一系列的 pair
元素,并通过自定义的 mycomparison
比较器来保证堆顶始终是频率最小的元素。通过这种方式,我们可以确保堆中始终保持频率最高的 k
个元素。
示例:
假设有以下 nums
数组:{1, 1, 1, 2, 2, 3}
,在堆中,元素可能会以如下方式存储:
pair(1, 3)
表示元素 1
的频率为 3
pair(2, 2)
表示元素 2
的频率为 2
pair(3, 1)
表示元素 3
的频率为 1
最终堆中的元素将按频率升序排列,在堆顶将是频率最小的元素(如 pair(3, 1)
)
优先级队列(priority_queue
)并不是单边队列。它和队列有不同的工作方式和数据结构特性。
区别:
队列(Queue):队列是一种 先进先出(FIFO) 数据结构,即元素按顺序插入和移除。你通常会从队列的尾部插入元素,从队列的头部移除元素。
push(x)
:将元素 x
插入队列的尾部。pop()
:从队列的头部移除元素。front()
:查看队列头部的元素。优先级队列(priority_queue
):优先级队列是一种根据元素的优先级来决定其出队顺序的数据结构。并不像队列那样按插入顺序来移除元素,而是按照元素的优先级来移除。在 C++ 中,默认情况下 priority_queue
是一个 大顶堆,即每次移除元素时,都会移除优先级(通常是数值)最高的元素。你可以通过提供一个自定义的比较器来改变优先级队列的排序规则(例如变成小顶堆)。
push(x)
:将元素 x
插入队列中,插入后会自动进行排序。pop()
:移除优先级最高的元素(对于大顶堆来说,是最大元素)(对于小顶堆来说,是最小元素)。top()
:查看优先级队列顶部的元素(优先级最高的元素)。优先级队列 vs 单边队列:
单边队列(deque):单边队列是指具有双端操作的队列,可以在队列的两端插入或移除元素(push_front()
,push_back()
,pop_front()
,pop_back()
)。它并不按照元素的优先级排序,插入和移除的顺序是由操作顺序决定的。
优先级队列:与 单边队列 的双端操作不同,优先级队列只会从队列顶部按照优先级顺序移除元素,并没有显式的两端操作。它通常是一个 堆 数据结构,基于元素的优先级排序。
总结:
单边队列(Queue) 和 双端队列(Deque) 都是线性数据结构,但它们在操作方式上有一些显著的区别。让我们详细看看它们之间的区别:
1. 定义:
单边队列(Queue):队列是一种 先进先出(FIFO) 的数据结构。元素只能在队列的一端(尾部)插入,在另一端(头部)移除。队列的操作遵循 FIFO(First In First Out) 原则,即先插入的元素会先被移除。
enqueue(x)
:将元素 x
添加到队列的尾部(插入)。dequeue()
:从队列的头部移除并返回元素。front()
:返回队列头部的元素,但不移除它。empty()
:检查队列是否为空。双端队列(Deque):双端队列是一个可以在 两端(头部和尾部)插入和移除元素的队列。它支持 先进先出(FIFO) 和 后进先出(LIFO) 两种操作方式,因此它是 双端 的。
push_front(x)
:将元素 x
插入队列的前端。push_back(x)
:将元素 x
插入队列的后端。pop_front()
:从队列的前端移除并返回元素。pop_back()
:从队列的后端移除并返回元素。front()
:返回队列前端的元素。back()
:返回队列后端的元素。empty()
:检查队列是否为空。2. 操作范围:
单边队列(Queue) 只有 一端插入,一端删除。即只能在队列的尾部插入元素,在队列的头部删除元素。
双端队列(Deque) 允许 两端插入和删除 元素,具有更大的灵活性。你可以选择在队列的前端或后端进行插入或删除。
3. 常见应用:
单边队列(Queue):
双端队列(Deque):
4. 内存结构:
单边队列(Queue):通常使用 数组 或 链表 来实现。插入和删除操作只涉及队列的头部和尾部,时间复杂度是常数级别的(O(1)
)。
双端队列(Deque):可以使用 双向链表 或 环形数组 来实现。由于可以在两端进行插入和删除,操作时间复杂度仍然是常数级别(O(1)
)。
5. 空间复杂度:
单边队列(Queue):如果是基于 数组 实现,空间复杂度是 O(n)
,其中 n
是队列中的元素数目。如果是基于 链表 实现,空间复杂度也是 O(n)
。
双端队列(Deque):如果是基于 双向链表 或 环形数组 实现,空间复杂度同样是 O(n)
,因为它仍然需要存储 n
个元素。
6. 总结:
特性 | 单边队列(Queue) | 双端队列(Deque) |
---|---|---|
插入位置 | 只能在队列尾部插入 | 可以在队列的前端或尾端插入 |
删除位置 | 只能从队列头部删除 | 可以从队列的前端或尾端删除 |
操作类型 | 只支持 FIFO(先进先出) | 支持 FIFO(先进先出)和 LIFO(后进先出) |
常见应用 | 任务调度、消息传递、缓冲区 | 滑动窗口、缓存、双端队列排序 |
是的,优先级队列(priority_queue
) 默认是基于 大顶堆(Max Heap) 实现的,也可以通过自定义比较规则实现 小顶堆(Min Heap)。
1. 大顶堆(Max Heap)
priority_queue
默认实现就是大顶堆,也就是说,优先级队列会优先处理最大值。priority_queue
按照 元素值的大小 从大到小排序,也就是最大的元素优先出队。大顶堆的特点:
pop
操作都会删除并返回堆顶的最大元素。2. 小顶堆(Min Heap)
小顶堆的特点:
pop
操作都会删除并返回堆顶的最小元素。3. C++ 中如何使用大顶堆和小顶堆
默认的大顶堆:
priority_queue pq; // 默认是大顶堆
pq.push(5);
pq.push(1);
pq.push(3);
// 堆顶是最大的元素
cout << pq.top(); // 输出 5
pq.pop(); // 删除 5
compare
类或 lambda 表达式来实现。// 小顶堆(Min Heap)
class mycomparison {
public:
bool operator()(int lhs, int rhs) {
return lhs > rhs; // 小顶堆:升序排列
}
};
priority_queue, mycomparison> pq; // 使用自定义比较器
pq.push(5);
pq.push(1);
pq.push(3);
// 堆顶是最小的元素
cout << pq.top(); // 输出 1
pq.pop(); // 删除 1
也可以使用 lambda 表达式简化代码:
priority_queue, greater> pq; // 使用 C++ STL 提供的 greater 比较器
pq.push(5);
pq.push(1);
pq.push(3);
// 堆顶是最小的元素
cout << pq.top(); // 输出 1
pq.pop(); // 删除 1
4. 总结:
priority_queue
) 在 C++ 中默认是 大顶堆(Max Heap),即堆顶是 最大 的元素。通过自定义比较器或使用 C++ 标准库中的 greater
函数,我们可以轻松地实现小顶堆