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最新推荐文章于 2024-08-13 19:08:36 发布

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本文深入探讨了C++ STL中各种容器的底层实现方式，包括vector、list、deque、stack、queue、priority_queue、set、multiset、map、multimap、hash_set等的数据结构特点及其应用场景。

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STL底层数据结构实现

C++ STL 的实现：

vector 底层数据结构为数组，支持快速随机访问
list 底层数据结构为双向链表，支持快速增删
deque 底层数据结构为一个中央控制器和多个缓冲区，详细见STL源码剖析P146，支持首尾（中间不能）快速增删，也支持随机访问
deque是一个双端队列(double-ended queue)，也是在堆中保存内容的.它的保存形式如下:
[堆1] –> [堆2] –>[堆3] –> …
每个堆保存好几个元素,然后堆和堆之间有指针指向,看起来像是list和vector的结合品.
stack 底层一般用list或deque实现，封闭头部即可，不用vector的原因应该是容量大小有限制，扩容耗时
queue 底层一般用list或deque实现，封闭头部即可，不用vector的原因应该是容量大小有限制，扩容耗时

（stack和queue其实是适配器,而不叫容器，因为是对容器的再封装）

priority_queue 的底层数据结构一般为vector为底层容器，堆heap为处理规则来管理底层容器实现
set 底层数据结构为红黑树，有序，不重复
multiset 底层数据结构为红黑树，有序，可重复
map 底层数据结构为红黑树，有序，不重复
multimap 底层数据结构为红黑树，有序，可重复
hash_set 底层数据结构为hash表，无序，不重复
hash_multiset 底层数据结构为hash表，无序，可重复
hash_map 底层数据结构为hash表，无序，不重复
hash_multimap 底层数据结构为hash表，无序，可重复

考点

Q：STL中set底层实现方式？为什么不用hash？

A: 第一个问题:set底层实现方式为RB树（即红黑树）。

第二个问题:

首先set，不像map那样是key-value对，它的key与value是相同的。关于set有两种说法，第一个是STL中的set，用的是红黑树；第二个是hash_set，底层用得是hash table。红黑树与hash table最大的不同是，红黑树是有序结构，而hash table不是。但不是说set就不能用hash，如果只是判断set中的元素是否存在，那么hash显然更合适，因为set 的访问操作时间复杂度是log(N)的，而使用hash底层实现的hash_set是近似O(1)的。然而，set应该更加被强调理解为“集合”，而集合所涉及的操作并、交、差等，即STL提供的如交集set_intersection()、并set_union()、差集set_difference()和对称差集set_symmetric_difference()，都需要进行大量比较工作，那么使用底层是有序结构的红黑树就十分恰当了，这也是其相对hash结构的优势所在。