C++Linux后台开发基础点

红黑树

//红黑树节点的定义
enunm colour
{
    RED,
    BLACK,
};

template<class K,class V>
struct RBTreeNode
{
    RBTreeNode<K,V>* _left;
    RBTreeNode<K,V>* _right;
    RBTreeNode<K,V>* _parent;  //三叉链
    pair<K,V> _kv;
    colour _col;
    
    RBTreeeNode(const pair<K,V>& kv)
        	:_left(nullptr)
             ,_right(nullptr)
             ,_parent(nullptr)
             ,_kv(kv)
             ,_col(RED)
            {}  
};

template <class K,class V>
class RBTree
{
    typedef RBTreeNode<K,V>Node;
public:
private:
    Node* _root = nullptr;
};
//红黑树的插入
bool Inert (const pair<K,V>&kv)
{
    if(_root == nullptr)
    {
        _root= new Node(kv);
        return true;
    }
    Node* parent = nullptr;
    Node* cur = _root;
    while(cur)
    {
        if(cur->_kv.first<kv.first) //插入节点比当前节点大往右走,小往左走
        {
            parent = cur;
            cur = cur->right;
        }
        else if(cur->_kv.first> kv.fitst)
        {
            parent = cur;
            cur = cur->left;
        }
        else 
        {
            return false;
        }
    }
    //链接
    cur = new Node(kv);
    if(parent->_kv.first>kv.first)
    {
        parent->_left = cur;
    }
    else 
    {
        parent->_right;
        
    }
    //new的节点的parent还指向空
    cur->_parent = parent;
    
    //插入黑色节点还是红色节点   红色
    	// 如果新插入节点破坏了红黑树规则
	// 则更新节点颜色
	while (parent && parent->_col == RED)
	{
		Node* grandfather = parent->_parent;
		if (grandfather->_left == parent)
		{
			Node* uncle = grandfather->_right;
			// 情况1:u存在且为红,变色处理,并继续往上处理
			if (uncle && uncle->_col == RED)
			{
				parent->_col = BLACK;
				uncle->_col = BLACK;
				grandfather->_col = RED;

				// 继续往上调整
				cur = grandfather;
				parent = cur->_parent;
			}
			else // 情况2+3:u不存在或者u存在且为黑,旋转+处理
			{
				// 如果插入节点在父节点的左,c、p、g呈一条斜线
				//     g
				//   p   u
				// c
				if (parent->_left == cur)
				{
					RotateR(grandfather);
					parent->_col = BLACK;
					grandfather->_col = RED; 
				}
				else
				{
					// 插入节点在父节点的右,c、p、g呈一条折线
					//      g
					//   p      u
					//     c
					RotateL(parent);
					RotateR(grandfather);
					cur->_col = BLACK;
					// parent->_col = RED; // 父亲本就是红,变一下双重保险
					grandfather->_col = RED;
				}

				break;
			}
		}
		else // (grandfather->_right == parent)
		{
			Node* uncle = grandfather->_left;
			// 情况1:u存在且为红,变色处理,并继续往上处理
			if (uncle && uncle->_col == RED)
			{
				parent->_col = BLACK;
				uncle->_col = BLACK;
				grandfather->_col = RED;

				// 继续往上调整
				cur = grandfather;
				parent = cur->_parent;
			}
			else // 情况2+3:u不存在或者u存在且为黑,旋转+处理
			{
				//   g
				// u    p
				//         c
				if (parent->_right == cur)
				{
					RotateL(grandfather);
					grandfather->_col = RED;
					parent->_col = BLACK;
				}
				else
				{
					//   g
					// u     p
					//     c
					RotateR(parent);
					RotateL(grandfather);
					cur->_col = BLACK;
					grandfather->_col = RED;
				}
				break;
			}
		}
	}

	_root->_col = BLACK; // 做个双保险,无论那种情况把根都变成黑的
	return true;
}
}

B和B+树

  • btree:所有节点存储数据

  • b树,每次添加都是添加到叶子节点

  • M阶B树满足条件:
        1.每个节点最多拥有M颗子树
        2.所有叶子节点在同一层
        3.关键字数量满足 (M/2)-1 <= n <= M-1
    
  • 先进行合并或者借位再删除, 分裂在添加时才会出现

  • #define SUB_M   3
    
    typedef struct _btree_ndoe{
        int *keys;//5
        struct _btree_ndoe **childreds;//6
        
        int num;
        int leaf;
    }btree_node;
    
    typedef struct _btree{
        struct _btree_node * root;
    }btree;
    
  • b+tree:叶子节点存储数据,内节点索引用
  • 因此B+树,更适合做磁盘索引

哈希

  • 哈希函数
    • murmuhash1,2,3 , siphash(redis中使用 ,主要解决字符串接近的强随机性)
  • 负载因子 (used/size
    • 描述冲突激烈程度
  • 冲突处理
    • 链表法+开放寻址法(或采用双重哈希)
  • STL散列表的实现
    • 为了实现迭代器,将后面具体节点串成一个单链表

布隆过滤器

  • 内存有限,只想确定某个key存不存在
  • 实现
    • 位图

将key值传入一系列Hash函数得到对应的一系列数组地址(索引下标),注意这里一般来说有几个Hash函数就会得到几个地址,然后去判断这几个索引下标对应的值是否*均为1*,是的话则说明存在,否则不存在。

应用场景

Redis缓存穿透指访问一个缓存和数据库中都不存在的key,由于这个key在缓存中不存在,则会到数据库中查询,数据库中也不存在该key,无法将数据添加到缓存中,所以每次都会访问数据库导致数据库压力增大。

分布式一致性hash

  • 解决分布式缓存扩容的问题
  • 避免缓存失败
    • 固定算法
    • 数据迁移
  • 保证数据均衡
    • 虚拟节点

设计模式

  • 虚基类的早晚绑定

设计原则

  • 依赖倒置 (高层模块不依赖底层模块。两者依赖抽象)
  • 开发封闭 (对扩展(继承)开放,对修改关闭)
  • 面向接口
  • 封装变化点
  • 单一职责(一个类仅只有一个引起变化的原因)
  • 里氏替换(子类型必须能够替换它的父类型
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