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STL原理及实现.md

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STL提供六大组件,彼此可以组合套用:

1、容器(Containers):各种数据结构,如:序列式容器vector、list、deque、关联式容器set、map、multiset、multimap。用来存放数据。从实现的角度来看,STL容器是一种class template。

2、算法(algorithms):各种常用算法,如:sort、search、copy、erase。从实现的角度来看,STL算法是一种 function template。注意一个问题:任何的一个STL算法,都需要获得由一对迭代器所标示的区间,用来表示操作范围。这一对迭代器所标示的区间都是前闭后开区间,例如[first, last)

3、迭代器(iterators):容器与算法之间的胶合剂,是所谓的“泛型指针”。共有五种类型,以及其他衍生变化。从实现的角度来看,迭代器是一种将 operator * 、operator->、operator++、operator- - 等指针相关操作进行重载的class template。所有STL容器都有自己专属的迭代器,只有容器本身才知道如何遍历自己的元素。原生指针(native pointer)也是一种迭代器。

4、仿函数(functors):行为类似函数,可作为算法的某种策略(policy)。从实现的角度来看,仿函数是一种重载了operator()的class或class template。一般的函数指针也可视为狭义的仿函数。

5、配接器(adapters):一种用来修饰容器、仿函数、迭代器接口的东西。例如:STL提供的queue 和 stack,虽然看似容器,但其实只能算是一种容器配接器,因为它们的底部完全借助deque,所有操作都由底层的deque供应。改变 functors接口者,称为function adapter;改变 container 接口者,称为container adapter;改变iterator接口者,称为iterator adapter。

6、配置器(allocators):负责空间配置与管理。从实现的角度来看,配置器是一个实现了动态空间配置、空间管理、空间释放的class template。

这六大组件的交互关系:container(容器) 通过 allocator(配置器) 取得数据储存空间,algorithm(算法)通过 iterator(迭代器)存取 container(容器) 内容,functor(仿函数) 可以协助 algorithm(算法) 完成不同的策略变化,adapter(配接器) 可以修饰或套接 functor(仿函数)

序列式容器:

vector-数组,元素不够时再重新分配内存,拷贝原来数组的元素到新分配的数组中。 list-单链表。 deque-分配中央控制器map(并非map容器),map记录着一系列的固定长度的数组的地址.记住这个map仅仅保存的是数组的地址,真正的数据在数组中存放着.deque先从map中央的位置(因为双向队列,前后都可以插入元素)找到一个数组地址,向该数组中放入数据,数组不够时继续在map中找空闲的数组来存数据。当map也不够时重新分配内存当作新的map,把原来map中的内容copy的新map中。所以使用deque的复杂度要大于vector,尽量使用vector。

stack-基于deque。 queue-基于deque。 heap-完全二叉树,使用最大堆排序,以数组(vector)的形式存放。 priority_queue-基于heap。 slist-双向链表。

关联式容器

set,map,multiset,multimap-基于红黑树(RB-tree),一种加上了额外平衡条件的二叉搜索树。

hash table-散列表。将待存数据的key经过映射函数变成一个数组(一般是vector)的索引,例如:数据的key%数组的大小=数组的索引(一般文本通过算法也可以转换为数字),然后将数据当作此索引的数组元素。有些数据的key经过算法的转换可能是同一个数组的索引值(碰撞问题,可以用线性探测,二次探测来解决),STL是用开链的方法来解决的,每一个数组的元素维护一个list,他把相同索引值的数据存入一个list,这样当list比较短时执行删除,插入,搜索等算法比较快。

hash_map,hash_set,hash_multiset,hash_multimap-基于hashtable。

什么是“标准非STL容器”?

list和vector有什么区别?

vector拥有一段连续的内存空间,因此支持随机存取,如果需要高效的随即存取,而不在乎插入和删除的效率,使用vector。 list拥有一段不连续的内存空间,因此不支持随机存取,如果需要大量的插入和删除,而不关心随即存取,则应使用list。