C++面试高频(六)之<STL>
1. vector list异同⭐⭐
List:
- List是一个双向链表的容器,每个元素都由一个节点表示,节点包含指向前一个节点和后一个节点的指针。
- 插入和删除元素的时间复杂度为O(1),因为只需要改变节点的指针,而不需要移动其他元素。
- 由于节点间的指针关联,内存空间不是连续分配的,因此对于需要频繁的插入和删除操作的场景,list可以更高效。
- 在访问元素方面,由于不具备随机访问特性,只能通过迭代器逐个遍历,时间复杂度为O(n)。
- list可以有效地处理大规模数据的插入和删除,但相对于vector来说占用更多的内存空间。
Vector:
- Vector是一个动态数组的容器,元素的存储是连续的。
- 插入和删除元素的时间复杂度为O(n),因为可能需要移动其他元素,尤其是在中间位置插入或删除元素时。
- 在访问元素方面,由于具备随机访问特性,可以通过下标访问元素,时间复杂度为O(1)。
- 向量的扩容和收缩可能会导致内存的重新分配和元素的复制,因此在需要频繁插入和删除的场景下效率较低。
- 向量的内存空间是连续分配的,因此对于需要高效的随机访问操作的场景,vector更合适。
- 相对于list来说,vector在占用内存空间方面更为节省。
总结:
综上所述,list适用于需要频繁插入和删除元素的场景,对内存占用要求较高;vector适用于需要高效的随机访问和尾部插入操作的场景,对内存占用要求较低。选择合适的容器类型取决于具体的需求和对性能的要求。
2 .vector的底层实现⭐⭐
1、底层实现
Vector在堆中分配了一段连续的内存空间来存放元素。
包括三个迭代器,first 指向的是vector中对象的起始字节位置;last指向当前最后一个元素的末尾字节;end指向整个vector容器所占用内存空间的末尾字节。
- vector是动态空间,随着元素的加入,它的内部机制会自动扩充空间以容纳新的元素。vector的关键技术在于对大小的控制以及重新分配时的数据移动效率。
- vector采用的数据结构是线性的连续空间(泛型的动态类型顺序表),他以两个迭代器start和finish分别指向配置得来的连续空间中目前已将被使用的空间。迭代器end_of_storage指向整个连续的尾部。
- vector在增加元素时,如果超过自身最大的容量,vector则将自身的容量扩充为原来的两倍。扩充空间需要经过的步骤:重新配置空间,元素移动,释放旧的内存空间。一旦vector空间重新配置,则指向原来vector的所有迭代器都失效了,因为vector的地址改变了。
3 .vector和deque的区别⭐⭐⭐
Deque(双端队列)的特点可以总结如下:
- 双端操作:可以在头部和尾部进行高效的插入和删除操作。
- 分段结构:内部实现采用分段的数据结构,只需要移动对应段内的元素,而不需要移动整个容器中的元素。
- 随机访问:支持通过索引进行随机访问,可以在常量时间内访问任意位置的元素。
- 迭代器稳定性:插入和删除不会使已存在的迭代器失效。
- 增长特性:根据需要自动增长内部存储空间。
- 内存分配效率:在增加新的段时分配更多的内存空间,提高内存利用效率。
Deque和vector的区别
Deque(双端队列)和Vector之间的区别可以概括如下:⭐⭐⭐
- 插入和删除操作:Deque支持在头部和尾部高效地插入和删除元素,而Vector只能在尾部进行高效操作。
- 内部实现:Deque采用分段的数据结构,而Vector是一块连续的存储空间。
- 内存分配方式:Deque在扩容时能更高效地利用内存,并避免频繁的重分配,而Vector需要重新分配整块连续的内存空间。
- 随机访问性能:Vector的随机访问性能更好,而Deque的随机访问相对较低。
Deque和vector和LIST使用场景:⭐⭐
- 如果需要高效的随即存取,而不需要在乎插入和删除的效率,使用 vector;
- 如果需要大量的插入和删除,而不需要关心随即存取,则应使用 list;
- 如果需要随即存取,而且需要关心两端数据的插入和删除,则应使用 deque。
4.为什么ist里面还要再定义一个sort函数⭐
1.整个STL设计的指导思想是GP,即模板编程。在此思想的指导下,少了面向象编程的类继承、虚函数、多态等的设计,取而代之的是数据与方法的分离,表现在STL中将容器与算法分离,两者分别闭门造车,中间依靠迭代器联系。 2.故sort算法被单独剥离出来,与所有的容器分开。虽然想的挺好但是总有例外,list容器就是那个例外。从源码可以看出,sort函数用到的迭代器的操作链表是不可能做到的,故list需要设计自己的sort函数。
5 .STL底层数据结构实现⭐
Vector(动态数组) |
底层数据结构为数组,支持快速随机访问和动态大小调整。 |
List(双向链表) |
底层数据结构为链表,支持快速插入和删除 |
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BG双9,目前在某外企。打算把之前校招时做的笔记通过专栏发出来,本专栏适合于C/C++、嵌入式方向就业的同学,本篇面经总结数千篇面经的知识集合,实时更新全网最新的嵌入式/C++最新内容,囊括了C语言、C++、操作系统、计算机网络、嵌入式、算法与数据结构、数据库等一系列知识点,在我看来这些是求职者在面试中必须掌握的知识点。最后呢祝各位能找到自己合适的工作。