一 容器
容器，就是用來存放東西的盒子。
常用的數據結構包括：數組array, 鏈表list， 樹tree， 棧stack， 隊列queue， 散列表hash table, 集合set、映射表map 等等。容器便是容納這些數據結構的。這些數據結構分爲序列式與關聯式兩種，容器也分爲序列式容器和關聯式容器。
STL 標準模板庫，核心包括容器、算法、迭代器。
二 序列式容器/順序容器
元素排列次序與元素無關，由元素添加到容器的順序決定
| 容器 | 說明 |
|---|---|
| vector | 支持快速隨機訪問 |
| list | 支持快速插入、刪除 |
| deque | 雙端隊列 允許兩端都可以進行入隊和出隊操作的隊列 |
| stack | 後進先出LIFO(Last In First Out)堆棧 |
| queue | 先進先出FIFO(First Input First Output)隊列 |
| priority_queue | 有優先級管理的queue |
向量(vector)
連續存儲的元素
列表 (list)
由節點組成的雙向鏈表，每個結點包含着一個元素
雙端隊列(deque)
連續存儲的指向不同元素的指針所組成的數組
以上三種容器操作基本一樣
基本操作:
#include <vector>
using namespace std;
vector<int> vec_1;
//1個元素
vector<int> vec_2(1);
//6個值爲 1 的元素
vector<int> vec_3(6,1);
//使用容器初始化
vector<int> vec_4(vec_3);
//通過下標操作元素
int i = vec_3[1];
int j = vec_3.at(1);
//首尾元素
vec_3.front()
vec_3.back()
//插入元素
//vector不支持 push_front list,deque可以
vec_1.push_back(1);
//刪除元素 vector不支持 pop_front
vec_1.pop_back();
//釋放
//可以單個清除，也可以清除一段區間裏的元素
vec_3.erase(vec_3.begin(),vec_3.end())
//清理容器 即erase所有
vec_3.clear();
//容量大小
vec_3.capacity();
//在容器中，其內存佔用的空間是隻增不減的，
//clear釋放元素，卻不能減小vector佔用的內存
//所以可以對vector 收縮到合適的大小
vector< int >().swap(vec_3);
//在vec是全局變量時候
//建立臨時vector temp對象，swap調用之後對象vec佔用的空間就等於默認構造的對象的大小
//temp就具有vec的大小，而temp隨即就會被析構，從而其佔用的空間也被釋放。
迭代器
//獲得指向首元素的迭代器 模板類，不是指針，當做指針來使用
vector<int>::iterator it = vec.begin();
//遍歷元素
for (; it < vec.end(); it++)
{
cout << *it << endl;
}
//begin和end 分別獲得 指向容器第一個元素和最後一個元素下一個位置的迭代器
//rbegin和rend 分別獲得 指向容器最後一個元素和第一個元素前一個位置的迭代器
//注意循環中操作元素對迭代器的影響
vector<int>::iterator it = vec.begin();
for (; it < vec.end(); )
{
//刪除值爲2的元素
if (*it == 2) {
vec.erase(it);
}
else {
it++;
}
}
棧(stack)
後進先出的值的排列
stack<int> s;
//入棧
s.push(1);
s.push(2);
//彈棧
s.pop();
//棧頂
cout << s.top() << endl;
隊列(queue)
先進先出的值的排列
queue<int> q;
q.push(1);
q.push(2);
//移除最後一個
q.pop();
//獲得第一個
q.front();
//最後一個元素
cout << q.back() << endl;
優先隊列(priority_queue )
元素的次序是由所存儲的數據的某個值排列的一種隊列
//最大的在隊首
priority_queue<int>;
//在vector之上實現的
priority_queue<int, vector<int>, less<int> >;
//vector 承載底層數據結構堆的容器
//less 表示數字大的優先級高，而 greater 表示數字小的優先級高
//less 讓優先隊列總是把最大的元素放在隊首
//greater 讓優先隊列總是把最小的元素放在隊首
//less和greater都是一個模板結構體 也可以自定義
class Student {
public:
int grade;
Student(int grade):grade(grade) {
}
};
struct cmp {
bool operator ()(Student* s1, Student* s2) {
// > 從小到大
// < 從大到小
return s1->grade > s2->grade;
}
bool operator ()(Student s1, Student s2) {
return s1.grade > s2.grade;
}
};
priority_queue<Student*, vector<Student*>, cmp > q1;
q1.push(new Student(2));
q1.push(new Student(1));
q1.push(new Student(3));
cout << q1.top()->grade << endl;
三 關聯式容器
關聯容器和大部分順序容器操作一致
關聯容器中的元素是按關鍵字來保存和訪問的 支持高效的關鍵字查找與訪問
集合(set)
由節點組成的紅黑樹，每個節點都包含着一個元素,元素不可重複
set<string> a;
set<string> a1={"fengxin","666"};
a.insert("fengxin"); // 插入一個元素
a.erase("123"); //刪除
鍵值對(map)
由{鍵，值}對組成的集合
map<int, string> m;
map<int, string> m1 = { { 1,"Lance" },{ 2,"David" } };
//插入元素
m1.insert({ 3,"Jett" });
//pair=鍵值對
pair<int, string> p(4, "dongnao");
m1.insert(p);
//insetrt 返回 map<int, string>::iterator : bool 鍵值對
//如果 插入已經存在的 key，則會插入失敗
//multimap：允許重複key
//使用m1[3] = "xx" 能夠覆蓋
//通過【key】操作元素
m1[5] = "yihan";
cout << m1[5].c_str() << endl;
//通過key查找元素
map<int, string>::iterator it = m1.find(3);
cout << (*it).second.c_str()<< endl;
// 刪除
m1.erase(5);
//遍歷
for (it = m1.begin(); it != m1.end(); it++)
{
pair<int, string> item = *it;
cout << item.first << ":" << item.second.c_str() << endl;
}
//其他map================================
unordered_map c++11取代hash_map（哈希表實現，無序）
哈希表實現查找速度會比RB樹實現快,但rb整體更節省內存
需要無序容器，高頻快速查找刪除，數據量較大用unordered_map；
需要有序容器，查找刪除頻率穩定，在意內存時用map。
紅黑樹
二叉樹
二分查找：
查找 2 ：
1、查看根節點爲10
2、由於2小於10，因此查找左孩子，節點爲5
3、同時2小與5，繼續查看左邊，找到2節點
查找最大次數爲樹的高度
如果有下面的二叉查找樹，插入7、6、5…
這樣幾乎成爲線性，查找性能大幅下降
爲了解決這種不平衡，紅黑樹就誕生了。
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%BA%A2%E9%BB%91%E6%A0%91
紅黑樹(Red Black Tree)又稱爲 RB樹,是一種相對平衡二叉樹 。
1.節點是紅色或黑色。
2.根節點是黑色。
3.每個葉子節點(空節點)都是黑色的。
4 每個紅色節點的兩個子節點都是黑色。(從每個葉子到根的所有路徑上不能有兩個連續的紅色節點)
5.從任一節點到其每個葉子的所有路徑都包含相同數目的黑色節點。
- 插入新節點總是紅色節點
- 如果插入節點的父節點是黑色, 能維持性質
- 如果插入節點的父節點是紅色, 破壞了性質。插入算法就是通過重新着色或旋轉, 來維持性質
插入 7 後,破壞了規則，那麼需要根據不同的狀況進行不同的策略使其平衡並符合規則。
7的父節點8 與叔父節點 12 都是紅色，則我們可以將8、12兩個重繪爲黑色並重繪祖父節點9爲紅色。
這裏9是根節點，爲了滿足規則1，又把它重繪爲黑色 .
經過調整：
現在滿足5個規則，因此7插入完成。
接下來插入 6
現在新節點 6 是 父節點 7的左節點，而6的叔父節點 缺少，父節點 7 又是祖父節點8的左子節點 ，
這種情形下，我們進行鍼對6節點的祖父節點8的一次右旋轉
右旋轉：
順時針旋轉紅黑樹的兩個節點，使得父節點被自己的左孩子取代，而自己成爲自己的右孩子。
左旋轉則倒過來
再切換 7 和 8 的顏色
再插入5，5和6都是紅色，將 父節點 6 和叔父節點 8 繪爲黑色，祖父7設爲紅色，最終
