【C++ 面试 - STL】每日 3 题（五）

news2024/11/13 11:20:54

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📚专栏简介：在这个专栏中，我将会分享 C++ 面试中常见的面试题给大家~
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13. STL 中 map 的实现

map 的特性是所有元素会根据键值进行自动排序。map 中所有的元素都是 pair，拥有键值 (key) 和实值 (value) 两个部分，并且不允许元素有相同的 key。

一旦 map 的 key 确定了，那么是无法修改的，但是可以修改这个 key 对应的 value，因此 map 的迭代器既不是 constant iterator，也不是 mutable iterator。

标准 STL map 的底层机制是 RB-tree（红黑树），另一种以 hash table 为底层机制实现的称为 hash_map。map 的架构如下图所示：
在这里插入图片描述
map 的在构造时缺省采用递增排序 key，也使用 alloc 配置器配置空间大小，需要注意的是在插入元素时，调用的是红黑树中的 insert_unique() 方法，而非 insert_euqal()（multimap 使用）。
举个例子：

#include <map>
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main()
{
    map<string, int> maps;
    //插入若干元素
    maps["jack"] = 1;
    maps["jane"] = 2;
    maps["july"] = 3;
    //以pair形式插入
    pair<string, int> p("david", 4);
    maps.insert(p);
    //迭代输出元素
    map<string, int>::iterator iter = maps.begin();
    for (; iter != maps.end(); ++iter)
    {
        cout << iter->first << " ";
        cout << iter->second << "--"; //david 4--jack 1--jane 2--july 3--
    }
    cout << endl;
    //使用subscipt操作取实值
    int num = maps["july"];
    cout << num << endl; // 3
    //查找某key
    iter = maps.find("jane");
    if(iter != maps.end())
        cout << iter->second << endl; // 2
    //修改实值
    iter->second = 100;
    int num2 = maps["jane"]; // 100
    cout << num2 << endl;
    
    return 0;
}

需要注意的是 subscript（下标）操作既可以作为左值运用（修改内容）也可以作为右值运用（获取实值）。例如：

maps["abc"] = 1; //左值运用int num = masp["abd"]; //右值运用

无论如何，subscript 操作符都会先根据键值找出实值，源码如下：

...T& operator[](const key_type& k){    
    return (*((insert(value_type(k, T()))).first)).second;
}...

代码运行过程是：首先根据键值和实值做出一个元素，这个元素的实值未知，因此产生一个与实值型别相同的临时对象替代：

value_type(k, T());

再将这个对象插入到 map 中，并返回一个 pair：

pair<iterator,bool> insert(value_type(k, T()));

pair 第一个元素是迭代器，指向当前插入的新元素，如果插入成功返回 true，此时对应左值运用，根据键值插入实值。插入失败（重复插入）返回 false，此时返回的是已经存在的元素，则可以取到它的实值。

(insert(value_type(k, T()))).first; //迭代器
*((insert(value_type(k, T()))).first); //解引用
(*((insert(value_type(k, T()))).first)).second; //取出实值

由于这个实值是以引用方式传递，因此作为左值或者右值都可以。

14. set 和 map 的区别，multimap 和 multiset 的区别

set 只提供一种数据类型的接口，但是会将这一个元素分配到 key 和 value 上，而且它的 compare_function 用的是 identity() 函数，这个函数是输入什么输出什么，这样就实现了 set 机制，set 的 key 和 value 其实是一样的了。其实他保存的是两份元素，而不是只保存一份元素。

map 则提供两种数据类型的接口，分别放在 key 和 value 的位置上，他的比较 function 采用的是红黑树的 comparefunction()，保存的确实是两份元素。
他们两个的 insert 都是采用红黑树的 insert_unique() 独一无二的插入。

multimap 和 map 的唯一区别就是：multimap 调用的是红黑树的 insert_equal()，可以重复插入而 map 调用的则是独一无二的插入 insert_unique()，multiset 和 set 也一样，底层实现都是一样的，只是在插入的时候调用的方法不一样。

红黑树概念

面试时候现场写红黑树代码的概率几乎为 0，但是红黑树一些基本概念还是需要掌握的。

1、它是二叉排序树（继承二叉排序树特显）：