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C++系统研发工程师知识储备(三)

代码小姐 2022-03-26 阅读 48
c++面试

一、面向对象与泛型编程

STL(Standard Template Library,标准模板库)

(一)容器

  • 概念:STL容器就是将运用最广泛的一些数据结构实现出来。
  • 常用的数据结构:数组, 链表,树, 栈, 队列, 集合, 映射表 等。
  • 这些容器分为序列式容器和关联式容器两种:
    • 序列式容器:强调值的排序,序列式容器中的每个元素均有固定的位置(vector向量容器、list列表容器、deque双端队列容器)。
    • 关联式容器:二叉树结构,各元素之间没有严格的物理上的顺序关系

1、vector容器(序列式容器)

基本概念:

  • 功能:vector数据结构和数组非常相似,也称为单端数组(Vector容器嵌套容器——类比二元数组)可看作一个动态数组,连续存储结构;
  • vector与普通数组区别:数组是静态空间,而vector可以动态扩展(并不是在原空间之后续接新空间,而是找更大的内存空间,然后将原数据拷贝新空间,释放原空间)
  • vector容器的迭代器是支持随机访问的迭代器
    在这里插入图片描述

vector构造函数

vector<T> v; //采用模板实现类实现,默认构造函数
vector(v.begin(), v.end()); //将v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身。
vector(n, elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。
vector(const vector &vec); //拷贝构造函数。

vector赋值操作

vector& operator=(const vector &vec);//重载等号操作符
assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。

vector容量和大小

empty(); //判断容器是否为空
capacity(); //容器的容量
size(); //返回容器中元素的个数
resize(int num); //重新指定容器的长度为num,若容器变长,则以默认值填充新位置。
​ //如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除。
resize(int num, elem); //重新指定容器的长度为num,若容器变长,则以elem值填充新位置。
​ //如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除

vector插入和删除

push_back(ele); //尾部插入元素ele
pop_back(); //删除最后一个元素
insert(const_iterator pos, ele); //迭代器指向位置pos插入元素ele
insert(const_iterator pos, int count,ele);//迭代器指向位置pos插入count个元素ele
erase(const_iterator pos); //删除迭代器指向的元素
erase(const_iterator start, const_iterator end);//删除迭代器从start到end之间的元素
clear(); //删除容器中所有元素

vector数据存取

at(int idx); //返回索引idx所指的数据
operator[]; //返回索引idx所指的数据
front(); //返回容器中第一个数据元素
back(); //返回容器中最后一个数据元素

vector互换容器

swap(vec); // 将vec与本身的元素互换(swap可以使两个容器互换,可以达到实用的收缩内存效果)

vector预留空间

作用:减少vector在动态扩展容量时的扩展次数
reserve(int len);//容器预留len个元素长度,预留位置不初始化,元素不可访问。

2、deque容器(序列容器)

基本概念

  • 功能:双端数组,可以对头端进行插入删除操作。队列结构,在内存中不一定连续存储;将多个连续内存空间通过指针数组连接在一起,不能保证所有元素在同一段连续的地址空间中;容器的地址空间是动态变化的,可以向两端进行伸缩,内部实现比较复杂;擅长在容器首部、尾部插入或删除元素,效率高

  • deque与vector区别:vector对于头部的插入删除效率低,数据量越大,效率越低;deque相对而言,对头部的插入删除速度回比vector快;vector访问元素时的速度会比deque快,这和两者内部实现有关在这里插入图片描述

  • deque内部工作原理:deque内部有个中控器,维护每段缓冲区中的内容,缓冲区中存放真实数据;中控器维护的是每个缓冲区的地址,使得使用deque时像一片连续的内存空间在这里插入图片描述

  • deque容器的迭代器也是支持随机访问的

deque构造函数

deque<T> deqT; //默认构造形式
deque(beg, end); //构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。
deque(n, elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。
deque(const deque &deq); //拷贝构造函数

deque赋值操作

deque& operator=(const deque &deq); //重载等号操作符
assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。

deque大小操作

deque.empty(); //判断容器是否为空
deque.size(); //返回容器中元素的个数
deque.resize(num); //重新指定容器的长度为num,若容器变长,则以默认值填充新位置。
​ //如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除。
deque.resize(num, elem); //重新指定容器的长度为num,若容器变长,则以elem值填充新位置。
​ //如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除。

deque 插入和删除

两端插入操作:
    push_back(elem); //在容器尾部添加一个数据
    push_front(elem); //在容器头部插入一个数据
    pop_back(); //删除容器最后一个数据
    pop_front(); //删除容器第一个数据

指定位置操作:
    insert(pos,elem); //在pos位置插入一个elem元素的拷贝,返回新数据的位置。
    insert(pos,n,elem); //在pos位置插入n个elem数据,无返回值。
    insert(pos,beg,end); //在pos位置插入[beg,end)区间的数据,无返回值。
    clear(); //清空容器的所有数据
    erase(beg,end); //删除[beg,end)区间的数据,返回下一个数据的位置。
    erase(pos); //删除pos位置的数据,返回下一个数据的位置。

deque 数据存取

at(int idx); //返回索引idx所指的数据
operator[]; //返回索引idx所指的数据
front(); //返回容器中第一个数据元素
back(); //返回容器中最后一个数据元素

deque 排序

sort(iterator beg, iterator end) //对beg和end区间内元素进行排序

3、list容器(序列容器)

基本概念

  • 功能:将数据进行链式存储。容器中各个元素的前后顺序靠指针联系在一起,在内存中不一定是连续的地址空间;擅长随机插入或删除元素,只改变前后两个元素的联系,效率高;不擅于随机访问元素,遍历容器需要访问大量指针,效率极低;

  • 链表(list)是一种物理存储单元上非连续的存储结构,数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接实现的。

  • 链表的组成:链表由一系列结点组成;结点的组成:一个是存储数据元素的数据域,另一个是存储下一个结点地址的指针域

  • STL中的链表是一个双向循环链表;链表list中的迭代器只支持前移和后移,属于双向迭代器在这里插入图片描述

  • list的优点:采用动态存储分配,不会造成内存浪费和溢出;链表执行插入和删除操作十分方便,修改指针即可,不需要移动大量元素

  • list的缺点:链表灵活,但是空间(指针域) 和 时间(遍历)额外耗费较大

  • 插入操作和删除操作都不会造成原有list迭代器的失效,这在vector是不成立的

list构造函数

    list<T> lst; //list采用采用模板类实现,对象的默认构造形式:
    list(beg,end); //构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。
    list(n,elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。
    list(const list &lst); //拷贝构造函数。

list赋值和交换

    assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
    assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。
    list& operator=(const list &lst); //重载等号操作符
    swap(lst); //将lst与本身的元素互换。

list大小操作在这里插入图片描述

list插入和删除在这里插入图片描述

list数据存取

在这里插入图片描述

list反转和排序

在这里插入图片描述

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