【C++ 面试 - STL】每日 3 题（一）

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📚专栏简介：在这个专栏中，我将会分享 C++ 面试中常见的面试题给大家~
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 1. 请说说 STL 的基本组成部分

标准模板库（Standard Template Library，简称 STL）简单说，就是一些常用数据结构和算法的模板的集合。

广义上讲，STL 分为 3 类：Algorithm（算法）、Container（容器）和 Iterator（迭代器），容器和算法通过迭代器可以进行无缝地连接。

详细的说，STL 由 6 部分组成：容器（Container）、算法（Algorithm）、迭代器（Iterator）、仿函数（Function object）、适配器（Adaptor）、空间配制器（Allocator）。

  

标准模板库 STL 主要由 6 大组成部分：

1. 容器（Container）

     是一种数据结构， 如 list、vector 和 deques，以模板类的方法提供。为了访问容器中的数据，可以使用由容器类输出的迭代器。

2. 算法（Algorithm）

     是用来操作容器中的数据的模板函数。例如，STL 用 sort() 来对一个 vector 中的数据进行排序，用 find() 来搜索一个 list 中的对象， 函数本身与他们操作的数据的结构和类型无关，因此他们可以用于从简单数组到高度复杂容器的任何数据结构上。

3. 迭代器（Iterator）

     提供了访问容器中对象的方法。例如，可以使用一对迭代器指定 list 或 vector 中的一定范围的对象。 迭代器就如同一个指针。事实上，C++ 的指针也是一种迭代器。 但是，迭代器也可以是那些定义了 operator*() 以及其他类似于指针的操作符方法的类对象。

4. 仿函数（Function object）

     仿函数又称之为函数对象， 其实就是重载了操作符的 struct，没有什么特别的地方。

5. 适配器（Adaptor）

     简单的说就是一种接口类，专门用来修改现有类的接口，提供一中新的接口；或调用现有的函数来实现所需要的功能。主要包括 3 中适配器 Container Adaptor、Iterator Adaptor、Function Adaptor。

6. 空间配制器（Allocator）

     为 STL 提供空间配置的系统。其中主要工作包括两部分：

   1. 对象的创建与销毁

   2. 内存的获取与释放

2. 请说 说 STL 中常见的容器，并介绍一下实现原理

参考回答

容器可以用于存放各种类型的数据（基本类型的变量，对象等）的数据结构，都是模板类，分为顺序容器、关联式容器、容器适配器三种类型，三种类型容器特性分别如下：

1. 顺 序容器

容器并非排序的，元素的插入位置同元素的值无关。包含 vector、deque、list，具体实现原理如下：

vect or 头文件

  动态数组。元素在内存连续存放。随机存取任何元素都能在常数时间完成。在尾端增删元素具有较佳的性能。

dequ e 头文件

  双向队列。元素在内存连续存放。随机存取任何元素都能在常数时间完成（仅次于 vector）。在两端增删元素具有较佳的性能（大部分情况下是常数时间）。

list  头文件

  双向链表。元素在内存不连续存放。在任何位置增删元素都能在常数时间完成。不支持随机存取。

2. 关联 式容器

元素是排序的；插入任何元素，都按相应的排序规则来确定其位置；在查找时具有非常好的性能；通常以平衡二叉树的方式实现。包含 set、multiset、map、multimap，具体实现原理如下：

set/ multiset 头文件

  set 即集合。set 中不允许相同元素，multiset 中允许存在相同元素。

m ap/multimap 头文件

  map 与 set 的不同在于 map 中存放的元素有且仅有两个成员变，一个名为 first，另一个名为 second, map 根据 first 值对元素从小到大排序，并可快速地根据 first 来检索元素。

  注意：map 同 multimap 的不同在于是否允许相同 first 值的元素。

3. 容 器适配器

封装了一些基本的容器，使之具备了新的函数功能，比如把 deque 封装一下变为一个具有 stack 功能的数据结构。这新得到的数据结构就叫适配器。包含 stack、queue 和 priority_queue，具体实现原理如下：

sta ck 头文件

  栈是项的有限序列，并满足序列中被删除、检索和修改的项只能是最进插入序列的项（栈顶的项）。后进先出。

q ueue 头文件

  队列。插入只可以在尾部进行，删除、检索和修改只允许从头部进行。先进先出。

 priority_queue 头文件

  优先级队列。内部维持某种有序，然后确保优先级最高的元素总是位于头部。最高优先级元素总是第一个出列。

另外，还存在哈希表容器，如 unordered_set 和 unordered_map。

 3. vector、list、map 的插入、删除和查找的时间复杂度是多少？

1. vector：插入和删除尾部元素的时间复杂度是 O(1)，在其他位置插入和删除元素的时间复杂度是 O(n)，通过索引直接访问元素的时间复杂度是 O(1)。对于无序的 vector，查找元素的时间复杂度是 O(n)。

2. list：在任意位置插入和删除元素的时间复杂度都是 O(1)，无序的list查找元素的时间复杂度是 O(n)。

3. map：插入、删除和查找元素的时间复杂度都是 O(logn)，通过键进行操作。