GeekBand C++ week5

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C++STL标准库与泛型编程


使用一个东西,却不明白它的道理,不高明
——林语堂

  • level 0:浅尝C++标准库
  • level 1:深入认识C++标准库
  • level 2:良好使用C++标准库
  • level 3:扩充C++标准库

C++ Standard Library vs. Standard Template Library

Standard Library 包含 Standard Template Library。

标准库以header files 形式呈现

  • C++标准库的 header files 不带副档名 .h
  • 新式 C header files 不带副档名 .h
  • 旧式 C header files (带有副档名 .h)仍然可用
  • 新式 headers 内的组件封装于 namespace "std"
  • 旧式 headers 内的组件不封装于 namespace "std"

不同编译器所带的标准库,使用起来毫无区别。

STL体系结构基础


STL六大部件(Components):

  • 容器(Containers):放置数据
  • 分配器(Allocators):为数据对应分配内存
  • 算法(Algorithms):操作数据
  • 迭代器(Iterators):算法和容器的桥梁,一种泛化的指针
  • 适配器(Adapters):做转换
  • 仿函式(Functors):作用像一种函数

一般容器有allocator默认值,容器填充类型和分配器分配类型要一致
迭代器可以参考指针的方式应用。此函数适配器将less(a, b)比较a与b,bind2nd将第二个参数绑定为40,not1取非转换为>=。

复杂度

描述程序执行快慢,和应用情景相关,在工业级数据量下,才体现出威力。

常见的 Big-oh 情形:

  1. O(1)或O(c):常数时间 constant time
  2. O(n):线性时间 linear time
  3. O(log2 n):次线性时间 sub-linear time
  4. O(n^2):平方时间 quadratic time
  5. O(n^3):立方时间 cubic time
  6. O(2^n) : 指数时间 exponential
  7. O(n*(log2 n)):介于线性及二次方成长的中间模式

前闭后开区间

容器的 begin() 指向容器中的第一个,end()指向容器中最后一个之后的下一个。
容器不一定在一段连续空间内,不管是什么容器,内存如何安排,都会提供 begin() 和 end() 。
所有容器都具有自己的迭代器实现。

range-based for statement (since C++11)

for(decl : coll) {  //declaration : collection
    statement
}

遍历容器内元素逐一操作。

auto keyword (since C++11)

编译器自动推导变量类型,
主要通过赋值操作进行类型推导。

容器——结构与分类


容器,如何在内存中实现,如何描述元素间关系,对我们判断不同算法对它的效率很关键。

分类

Sequence Containers
  • Array:将C语言中的数组封装成类,声明大小的连续内存空间,前后不可扩充。
  • Vector:起点不能动,尾部可扩充。需要增长时,调用分配器自动扩充。
  • Deque:双向队列,两端可进可出。
  • List:双向环状链表。环状只是为了实现方便。
  • Forward-List:单向链表。
Associative Containers:可以快速通过 key 找到 value

以红黑树(一种高度平衡的二叉树,实现需要自我调整)实现,以避免查找时出现高度不对称的奇异情况。
事实上,C++标准库并未规定这两种容器的实现方式,只是由于红黑树自身的优越性,为各家编译普遍采用

  • Set/Multiset:value 既是 key,也是 value。
  • Map/Multimap:有 key 和 value,key 用于查找,value 作为数据。
    Multi 表示可以重复。
Unordered Containers(可归类到 2):不定序元素,hash table separate chaining实现

容器测试

array

vector

两倍增长:放入元素,出现空间不足时,就分配是已有空间的两倍的一份新空间,将原有元素逐一移动过去,最后所占空间总大小对应capacity(),size()表示存入的元素。
出现分配超荷载,用abort()退出

deque

buffer:分组存储数据段,长度指定
通过分段连续结构,来将分散的代码段,模拟成连续的一样。(以建立map映射指针表的形式)

Tips

用namespace封装测试代码,
变量声明和定义在测试时尽量不重排以提示应用位置。

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