C++候捷stl-视频笔记2

深度搜索list

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list是双向链表：底部实现是环状双向链表
list内部除了存data之外，还要存一个前向指针prev和一个后向指针next
list的iterator，当迭代器++的时候，是从一个节点走到下一个节点，是通过访问next指针实现的

主要有两部分：一部分是一堆typedef，另一部分是操作符的重载
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前置(prefix)++iter和后置(postfix)iter++，后置重载时有int参数。
左下角，为了向int ++看齐，前置可以两次++，所以重载返回引用，后置不允许两次++，所以不返回引用

GC++2.9中iterator需要传三个模板参数<T, T&, T*>，而GC++4.9中仅需要传一个模板参数
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4.9继承关系更复杂

迭代器的设计原则和Iterator Traits的作用与设计

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iterator_category()是看++，–，能不能跳来跳去，随机访问；
iterator_difference_type:两个迭代器区间距离的表示类型；（unsigned int）
value_type:元素类型
另外两种reference和pointer没有在C++标准库中使用过，但要写出来
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指针也被看作是一种退化的iterator，但指针不是一个类，无法在类中定义5种associated types，因此需要一个萃取机，作为中间层，加以判断

利用偏特化分离出类和指针

vector深度搜索

Vector是动态数组，它会进行扩充，但不是原地扩充，而是当数组空间用完时，它会在某个地方重新分配内存空间（原来的两倍大小），再把先前的内容搬过去
底层通常包含三个指针成员：start(第一个元素的指针，起始位置)、finish(最后一个元素的下一个位置的指针，存储元素结束范围)和 end_of_storage(内存空间的末尾的下一个位置的指针)
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vector是连续的，用指针就能当作iterator。然后借助前面介绍的iterator_traits的偏特化（范围的偏特化，从接收T变成接收指针T ）,会把associated types里面的 value_type直接指定为T，而不是基于类的迭代器的I::value_type

GC++4.9版本的vector的iterator不再是GC++2.9版本的指针T，而是vector::iterator，里面的成员变量_M_current实际上就是_Tp*

array、forward list深度搜索

TR1标准array
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array没有构造函数ctor，析构函数dtor。需要指定array的大小。
将本来的数组变为容器array是因为要提供迭代器，迭代器就要提供相应的5种类型，以便于连接算法与容器

forward list和双向链表list类似，只不过是单向

deque、queue和stack深度搜索

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首先有一个map（暂且称为控制中心），里面存储指针，指针指向各个缓冲区buffer，缓冲区是数组，具体存储数据。缓冲区是连续的，但是不同的缓冲区之间不是连续的，所以称为分段连续
前后扩充时，map增加指针指向新的内存快。控制中心map是内存不够时是2倍增长
看起来好像连续，实际上是分段的，每个buffer有一定长度

迭代器中的cur,first,last,node四个元素，first和last分别是一个buffer的起始和结束，node是控制中心中哪个buffer的指针，cur指向的是具体的元素值。，每次++，–走到边界时，通过node回到控制中心，跳到下一个缓冲区

GC++2.9
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class deque创建出来的对象本身大小有40B（32位机器上），至于deque里面存储的数据占用的空间大小，是动态分配获得的，和对象本身大小无关
iterator16b， map_point(T**,本身是一个指针)4b, map_size(控制中心这个vector的大小)4b
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指定迭代器的类型是随机存取的类型，可以跳跃的，这就是deque对外表现的假象(虽然deque底层不连续，是分段连续的，但提供了++，+8的操作体现出连续的假象)：提供随机访问迭代器，可以在常数时间内对其元素进行随机访问
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中间插入时，判断哪端元素少，决定元素向前移动还是向后移动

reference front()
{
    return *start;
}
reference back()
{
    iterator tmp = finish; // 迭代器tmp赋值为finish，finish指向最后一个元素的下一个位置
    --tmp;// 迭代器--，往前移动一格
    return *tmp; // 此时返回的是最后一个元素
}
size_type size() const
{
    return finish - start; // -操作符重载，看两者之间多少个buffer，buffer*大小，然后在分别加上finish本身和start本身的元素；是尾巴迭代器-头迭代器；
    // 
}

// 两个迭代器之间的距离：指的是多少个元素在两个迭代器之间
difference_type operator-(const _Self& __x) const {
    return difference_type(buffer_size()) * (node - x.node - 1) + //-1减去起点的buffer
      (cur - first) /*末尾(当前)buffer的元素量*/ + (x.last - x.cur)/*起始buffer的元素量*/ ;
}

deque模拟连续

self& operator++() {
    ++cur;
    if (cur == last) { // 到达一个buffer的边界
       // node是控制中心的节点
      set_node(node + 1); // 跳转到下一个buffer的起点
      cur = first;
    }
    return *this; 
}
self operator++(int)  {
    self tmp = *this;
    ++*this;
    return tmp;
}
self& operator--() {
    if (cur == first) {
      set_node(node - 1);
      cur = last;
    }
    --cur;
    return *this;
}
self operator--(int) {
    self tmp = *this;
    --*this;
    return tmp;
}

// 从一个buffer跳转到另一个buffer
void set_node(map_pointer new_node) {
    node = new_node;
    first = *new_node; // 指向新buffer的start
    last = first + difference_type(buffer_size()); //指向新buffer的last
}

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deque里面有四个成员变量：控制中心，控制中心大小，指向所有元素的头，指向所有元素尾
当控制中心vector空间满时，自动两倍扩充空间。把旧的元素拷贝进新vector的中间部分

queue默认内部有一个deque作为底层容器。不直接提供存储元素的能力，而是通过封装底层容器来实现队列的行为(先进先出（FIFO）)

stack同理，实现先进后出（LIFO）

stack和queue可以选择list或者deque作为底层结构，都不允许遍历，不提供iterator，否则会干扰先进先出/先进后出规则

queue不可选择vector，stack可选择vector

stack和queue都不能选择set或map做底层结构

RB tree深度搜索

红黑树是一种自平衡的二叉搜索树，保持树的平衡
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Key：表示红黑树节点的键（key）的类型。这是用来比较和排序节点的关键信息
Value：表示红黑树节点存储的值（value，这里value表示key和data的整体）的类型。每个节点包含一个键和一个值（data）
KeyOfValue：一个函数对象，用于从节点值中提取键。在红黑树中，节点的键是用来进行比较和排序的。通过 KeyOfValue，可以从节点的值中提取键，以确保正确的比较和排序
Compare：一个比较函数对象，用于定义节点之间的顺序关系。它用来比较节点的键值，从而实现红黑树的有序性。
allocate：一个分配器类型，用于管理红黑树节点的内存分配和释放
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GC++4.9的实现，handle/body，可以参考effective c++条款31的知识点

set、multiset深度搜索

以rb_tree为底层，因此有元素自动排序特性，提供遍历操作iterators。提供了++操作

无法使用iterators改变元素值，因为key有严谨排列规则，底部是RB_tree的const iterator
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map、multimap深度搜索

和set类似。但虽然无法使用iterators改变元素的key，但可以改变元素的data。因此map/multimap内部自动将user指定的key type设定为const，以便静止user对元素key赋值
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map中的[] 操作符里面先调用lower_bound进行查找，然后再insert元素。比之间insert要慢

hashtable深度搜索

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假设一个物体可能的变化有 $2^{32}$ ,理想情况则需要sizeof(T)* $2^{32}$ 的空间存放

空间不足时，用编号%空间大小，放在余数的位置。两个元素折射的编号可能发生碰撞
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如果发生碰撞，则变成一个链表。
但这样可能导致一个链表很长，搜寻很慢
因此当链表太长时，需要打散（如果元素的个数比篮子的个数多时，把篮子增大(选取2倍大附近的素数，已经写死)。元素落在的位置要重新计算）

Bucket篮子就是一个vector
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Value：表示哈希表中存储的值的类型
Key：表示哈希表中存储的键的类型
HashFun：表示哈希函数的类型，定了计算键的哈希值的方法，它是一个函数对象（函数或函数指针），用于将键转换为哈希值
ExtractKey：表示从键值对中提取键的方法的类型，是一个函数对象，用于从键值对中提取键，它定义了哈希表如何获取键值对中的键。
EqualKey：表示键的相等比较方法的类型，是一个函数对象，用于判断两个键是否相等，它定义了哈希表中键的相等性比较。
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数值本身当成编号

没有数学，不统一，目的是为了设计出一个够乱，即够散列的数字