C++STL常见面试题1

http://blog.csdn.NET/tianya_team/article/details/50753759

1.说说std::vector的底层（存储）机制。

 vector就是一个动态数组，里面有一个指针指向一片连续的内存空间，当空间不够装下数据时，会自动申请另一片更大的空间（一般是增加当前容量的50%或100%），然后把原来的数据拷贝过去，接着释放原来的那片空间；当释放或者删除里面的数据时，其存储空间不释放，仅仅是清空了里面的数据。

2.std::vector的自增长机制。

当已经分配的空间不够装下数据时，分配双倍于当前容量的存储区，把当前的值拷贝到新分配的内存中，并释放原来的内存。

3.说说std::list的底层（存储）机制。

以结点为单位存放数据，结点的地址在内存中不一定连续，每次插入或删除一个元素，就配置或释放一个元素空间

4.什么情况下用vector，什么情况下用list。

vector可以随机存储元素（即可以通过公式直接计算出元素地址，而不需要挨个查找），但在非尾部插入删除数据时，效率很低，适合对象简单，对象数量变化不大，随机访问频繁。

list不支持随机存储，适用于对象大，对象数量变化频繁，插入和删除频繁。

5.list自带排序函数的排序原理。

将前两个元素合并，再将后两个元素合并，然后合并这两个子序列成4个元素的子序列，重复这一过程，得到8个，16个，...，子序列，最后得到的就是排序后的序列。

时间复杂度：O(nlgn)

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1. void List::sort()  
2. {  
3.     List carry;  
4.     List counter[64];  //数组元素为链表  
5.     int fill = 0;  
6.     while (head->next != tail)  
7.     {  
8.         carry.transfer(carry.getHead()->next, head->next, head->next->next); //head是哨兵，不存放有效值  
9.                                                                              //head->next元素被移走，所以while循环不需要head=head->next;  
10.         int i = 0;  
11.         while (i < fill && counter[i].getHead()->next != counter[i].getHead())//counter[i]不是空  
12.         {  
13.             counter[i].merge(carry);  
14.             carry.swap(counter[i++]);  
15.         }  
16.         carry.swap(counter[i]);  
17.         if (i == fill) ++fill;  
18.     }  
19.     for (int i = 1; i < fill; i++)  
20.         counter[i].merge(counter[i - 1]);   //通过这个实现排序（将有序的链表合成一个新的有序链表）  
21.     swap(counter[fill - 1]);  
22. }  

6.说说std::deque的底层机制。

deque动态地以分段连续空间组合而成，随时可以增加一段新的连续空间并链接起来。不提供空间保留功能。

注意：除非必要，我们尽可能选择使用vector而非deque，因为deque的迭代器比vector迭代器复杂很多。对deque排序，为了提高效率，可先将deque复制到一个vector上排序，然后再复制回deque。

deque采用一块map（不是STL的map容器）作为主控，其为一小块连续空间，其中每个元素都是指针，指向另一段较大的连续空间（缓冲区）。

deque的迭代器包含4个内容：

1）cur：迭代器当前所指元素

2）first：此迭代器所指的缓冲区的头。

3）last：缓冲区尾。

4）node：指向管控中心。

7.说说std::map底层机制。

map以RB-TREE为底层机制。RB-TREE是一种平衡二叉搜索树，自动排序效果不错。

通过map的迭代器不能修改其键值，只能修改其实值。所以map的迭代器既不是const也不是mutable。

8.vector插入删除和list有什么区别？

vector插入和删除数据，需要对现有数据进行复制移动，如果vector存储的对象很大或者构造函数很复杂，则开销较大，如果是简单的小数据，效率优于list。

list插入和删除数据，需要对现有数据进行遍历，但在首部插入数据，效率很高。

9.hashtable如何避免地址冲突？

1）线性探测：先用hash function计算某个元素的插入位置，如果该位置的空间已被占用，则继续往下寻找，知道找到一个可用空间为止。

其删除采用惰性删除：只标记删除记号，实际删除操作等到表格重新整理时再进行。

2）二次探测：如果计算出的位置为H且被占用，则依次尝试H+1^2，H+2^2等（解决线性探测中主集团问题）。

3）开链：每一个表格元素中维护一个list，hash function为我们分配一个list，然后在那个list执行插入、删除等操作。

10.hashtable，hash_set，hash_map的区别。

hash_set以hashtable为底层，不具有排序功能，能快速查找。其键值就是实值。（set以RB-TREE为底层，具有排序功能。）

hash_map以以hashtable为底层，没有自动排序功能，能快速查找，每一个元素同时拥有一个实值和键值。（map以RB-TREE为底层，具有排序功能。）

11.hash_map与map的区别？什么时候用hash_map，什么时候用map？

构造函数：hash_map需要hash function和等于函数，而map需要比较函数（大于或小于）。

存储结构：hash_map以hashtable为底层，而map以RB-TREE为底层。 

总的说来，hash_map查找速度比map快，而且查找速度基本和数据量大小无关，属于常数级别。而map的查找速度是logn级别。但不一定常数就比log小，而且hash_map还有hash function耗时。

如果考虑效率，特别当元素达到一定数量级时，用hash_map。

考虑内存，或者元素数量较少时，用map。

12.红黑树有什么性质？

1）每个结点是红色或者黑色。

2）根结点为黑色。

3）叶结点为黑色的NULL结点。

4）如果结点为红，其子节点必须为黑。

5）任一结点到NULL的任何路径，所含黑结点数必须相同。

13.map和set的3个问题。

1）为何map和set的插入删除效率比其他序列容器高。

因为不需要内存拷贝和内存移动

2）为何map和set每次Insert之后，以前保存的iterator不会失效？

因为插入操作只是结点指针换来换去，结点内存没有改变。而iterator就像指向结点的指针，内存没变，指向内存的指针也不会变。

2）当数据元素增多时（从10000到20000），map的set的查找速度会怎样变化？

RB-TREE用二分查找法，时间复杂度为logn，所以从10000增到20000时，查找次数从log10000=14次到log20000=15次，多了1次而已。

14.vector中begin和end函数返回的是什么？

begin返回的是第一个元素的迭代器，end返回的是最后一个元素后面位置的迭代器。前闭后开区间【）

15.为什么vector的插入操作可能会导致迭代器失效？

vector动态增加大小时，并不是在原空间后增加新的空间，而是以原大小的两倍在另外配置一片较大的新空间，然后将内容拷贝过来，并释放原来的空间。由于操作改变了空间，所以迭代器失效。

16.vector、list、map、deque用erase（it）后，迭代器的变化。

vector和deque是序列式容器，其内存分别是连续空间和分段连续空间，删除迭代器it后，其后面的迭代器都失效了，此时it及其后面的迭代器会自动加1，使it指向被删除元素的下一个元素。

list删除迭代器it时，其后面的迭代器都不会失效，将前面和后面连接起来即可。

map也是只能使当前删除的迭代器失效，其后面的迭代器依然有效。

17.hashtable和hashmap的区别

hashmap以hashtable为底层。主要有以下几点不同：
1）hashtable是Dictionary的子类，而hashmap是Map接口的一个实现类。

2）hashtable中的方法是同步的，而hashmap的方法不同步。