Boolan STL与泛型编程 第三周笔记
来源:互联网 发布:打卡机的数据怎么修改 编辑:程序博客网 时间:2024/06/08 19:46
1.容器deque
deque是一种分段连续的容器,特点是双向开口,可以认为它是一段连续的内存空间,不仅可以向前方增加内存空间,也可以向后方增加内存空间。
在实际内存中实现双向扩充是比较复杂的事情,那么deque中是如何实现的呢?deque通过一个控制器来串联一系列的缓冲器(buffer),从而达到逻辑上的连续效果。
deque的内存管理示意图,如下图所示:
deque是通过一个vector在维护自身的控制器,在控制器中存储的是指向buffer的指针,因此我们需要用一个指向指针的指针来指向这个vector的地址。
deque能在逻辑上实现内存连续,最关键的是iterator在起作用。迭代器运行到边界的时候,都需要检测是否到边界,然后通过回到控制buffer的那个vector来管理边界的buffer了。在iterator中,cur、first、last和node分别指向了用户使用时的当前的数据,first指向了buffer的第一块空间,last指向了buffer之后那个不在buffer中的空间,而node指向了控制buffer的指针序列中的实际位置
deque的源代码如下所示(参考课程PPT):deque iterator的源代码如下所示:
deuqe的插入问题:
元素插入的时候因为是按顺序排列,如果插入元素不在两头在中间,会改变其他元素的位置,如果插入点距离前段比较近,那么移动前段比较合适,效率较高;
如果插入点距离后端比较近,那么将插入点之后的元素向后移动比较快。
deque insert函数的源代码如下:
iterator insert(iterator postion, const value_type& x){ if(postion.cur == start.cur) //如果安插点是deque的最前端 { push_front(x); //直接使用push_front return start; } else if(postion.cur == finish.cur) //如果安插点是deque的最末位 { push_back(x); //直接交给push_back iterator tmp = finish; --tmp; return tmp; } else { return insert_aux(postion, x); }}template <class T, class Alloc, size_t BufSize>typename deque<T, Alloc, BufSize>::iterator_deque<T, Alloc, BufSIze>:: itert_aux(iterator pos, const value_type& x){ difference_type index = pos - start; //安插点之前的元素个数 value_type x_copy = x; if(index < size() / 2){ //如果安插点之前的元素较少 push_front(front()); //在最前端加入第一个元素同值的元素 ....... copy(front2, pos1, front1); //元素搬移 } else { //安插点之后的元素较少 push_back(back());//在尾端加入最末元素同值的元素 ...... copy_backward(pos, back2, back1);//元素搬移 } *pos = x_copy;//在安插点上设定新值 return pos;}
deque如何模拟连续空间,全是的确iterators的功劳
具体代码如下:
reference operator[](size_type n){ return start[difference_type(n)];}reference front(){ return *start;}reference back(){ iterator tmp = finish; --tmp; return *tmp;}size_type size() const{ return finish - start; }bool empty() const{ return finish == start;}reference operator* () const{ return *cur;}pointer operator->() const{ return &(operator*());}//两个iterator之间的距离相当于//(1)两个iterator之间的buffer的总长度+//(2)itr至buffer末尾的长度+//(3)x至buffer开头的长度difference_typeoperator- (const self& x) const{ return difference_type(buffer_size()) * (node - x.node - 1) + (cur - first) + (x.last - x.cur); //buffer size * 首尾buffer之间的buffer之间的数量 + 末尾(当前)buffer的元素量 + 起始buffer的元素量}self& operator++(){ ++cur; //切换至下一个元素 if(cur == last){ //如果抵达缓冲区的末尾 set_node(node + 1); //就跳至下一个节点(缓冲区)的起点 cur = first; } return *this;}self operator++(int){ self tmp = *this; ++*this; return tmp;}self& operator--(){ if(cur == first){ //如果目前在缓冲区开头, set_node(node - 1); //就跳至前一节点(缓冲区)的最末端。 cur = last; } --cur; //往前移动一个元素(最末元素) return *this;}self operator--(int){ self tmp = *this; --*this; return tmp;}void set_node(map_pointer new_node){ node = new_node; first = *new_node; last = first + difference_type(buffer_size));}self& operator+=(difference_type n ){ difference_type offset = n + (cur - first); if(offset >= 0 && offset < difference_type(buffer_size()) //目标位置在同一级缓存区 cur += n; else{ //目标位置不在同一级缓存区内 difference_type node_offset = offset > 0? offset / difference_type(buffer_size()): -difference_type((-offset - 1) / buffer_size; //切换至正确的的缓存区 set_node(node + node_offset); cur = first + (offset - node_offset * difference_type(buffser_size()); } return *this;}operator+(difference_type n) const { self tmp = *this; return tmp += n;}self& operator-=(difference_type n){ return *this += - n;}self operator-(difference_type n){ self tmp = *this; return tmp -= n;}reference operator[] (difference_type n)const{ return *(*this + n);}
GNU 4.9版本中实现的dequeUML图,如下图所示:
2.容器 queue
容器queue是以deque为底层结构实现的,具体代码如下:
template <class T, class Sequence = deque<T>>class queue{............public: typedef typename Sequence::value_type value_type typedef typename Sequence::size_type size_type typedef typename Sequence::reference reference; typedef typename Sequence::const_reference const_reference;protected: Sequence c; //底层容器 public: bool empty() const{return c.empty();} size_type size() const{return c.size();} reference front() const {return c.front();} const_reference front() const{ return c.front();} reference back(){return c.back(); } const_reference back() const {return c.back();} void push (const value_type& x){ c.push_back(); } void pop(){c.pop.front();}}
3.容器 stack
容器stack也是以deque为底层结构实现的,需要注意的是queue和stack都不允许遍历,也不提供iterator,具体代码如下:
template <class T, class Sequence = deque<T>>class stack{............public: typedef typename Sequence::value_type value_type typedef typename Sequence::size_type size_type typedef typename Sequence::reference reference; typedef typename Sequence::const_reference const_reference;protected: Sequence c; //底层容器 public: bool empty() const{return c.empty();} size_type size() const{return c.size();} reference top() const {return c.back();} const_reference top() const{ return c.back();} void push (const value_type& x){ c.push_back(); } void pop(){c.pop.back();}}
4.容器 rb_tree
Red-Black tree(红黑树)是平衡二元搜寻树(balanced Binary search tree)中常被使用的一种。
平衡二院搜寻树的特征:排列规律,有利于search和insert,并保持适度平衡,无任何节点过深。
红黑树的实现代码:
5.容器 set,multiset
容器set的实现代码:
template <class Key, class Compare = less<Key>, class Alloc = alloc>class set{public: //typedefs: typedef Key key_type; typedef Key value_type; typedef Compare key_compare; typedef Compare value_compare;private: typedef rb_tree<key_type, value_type, identity<value_type<. key_compare, Alloc> rep_type; rep_type t; public: typedef typename rep_type::const_iterator iterator; ...//set的所有操作,都调用底层rb_tree的函数,从这点看来,set实际应该为container adapter}
容器multiset的实现代码如下:
6.容器 map和multimap
map的实现代码如下:
multimap实现代码如下:
容器map独特的operator[]
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