STL常见面试题总结

本文详细介绍了STL中的几种重要容器,包括vector、list和map的基本原理、操作特性以及在不同场景下的选择。vector作为动态数组,提供了高效的随机访问但插入删除成本较高;list基于双向链表,适合频繁插入删除;map使用红黑树实现,提供了键值对的快速查找。此外,文章还讨论了迭代器的工作机制和在不同容器中迭代器失效的情况,以及容器如vector在插入元素后的迭代器行为。

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一.Vector原理
1.vector是动态数组,所以和数组一样拥有一段连续的内存空间,并且起始地址不变。
2.因为vector地址空间是连续的,所以能高效的进行随机访问,时间复杂度为o(1)。
3.在vector中插入和删除元素,需要对现有元素进行复制、移动,时间复杂度为o(n)。
4.如果vector中存储的对象很大,或者构造函数复杂,那么插入等开销会很大。因为拷贝现有对象时需要调用拷贝构造函数。

二 vector扩容原理
1新增元素:Vector通过一个连续的数组存放元素,如果集合已满,在新增数据的时候,就会分配一块更大的内存,将原来的数据复制过来,释放之前的内存,在插入新增的元素。注意不是在原来空间后直接增加空间
2对vector的任何操作,一旦引起空间重新配置,指向原vector的所有迭代器就都失效了。
3不同的编译器实现的扩容方式不一样,VS2015中以1.5倍扩容,GCC以2倍扩容。

三 vector扩容为什么以2倍增长
1时间和空间的权衡,简单来说, 空间分配的多,平摊时间复杂度低,但浪费空间也多。
2 均摊添加每个元素的开销最小。

四 vector扩容为什么以1.5倍增长
理想分配方案是是在第N次分配的时候能重用之前N-1次释放的内存,如果按照1.5分配,1,1.5,3,4.5……当你需要分配4.5时,前面已分配5.5,你可以直接利用,把旧数据move过去。但选择两倍的增长比如像这样:1,2,4,8,16,32,… 每次需要申请的空间都大于用到前面释放的内存(4>2+1),无法重用。

五 vector常用接口:
• 清空vector可以使用成员函数c.clear()
• 判断vector是否为空,可以使用成员函数empty(),如果为空返回true,否则返回false
• vector输出最后一个元素的引用可以用back()成员函数,如果容器为空,则行为未定义
• vector输出第一个元素的引用可以用front()成员函数,如果容器为空,则行为未定义
• vector支持用下标访问元素,类似数组一样c[n]其中n是一个无符号整数,如果n大于容器的长度,那么行为未定义
• vector为了防止越界访问,其中有成员函数c.at(n),返回下标为n的元素的引用。如果下标越界,那么抛出out_of_range的异常
• pop_back()成员函数用来删除vector中的最后一个元素,如果容器为空会出现未定义行为。
• c.erase(it)成员函数,删除迭代器it所指向的元素,返回一个指向被删除元素之后的迭代器,如果it指向最后一个元素,那么返回以为尾后迭代器(通常是end())。若it就是end(),那么行为未定义。
• c.erase(beg,ed)删除[beg,ed)范围的元素,同时返回最后一个元素的后面的迭代器,如果ed就是尾后迭代器,那么还返回一个尾后迭代器。
• 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

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