STL源码分析读书笔记--第5章--关联式容器

1.关联式容器的概念

上一篇文章讲序列式容器，序列式容器的概念与关联式容器相对，不提供按序索引。它分为set和map两大类，这两大类各自有各自的衍生体multiset和multimap，的底层机制都是用红黑树实现，红黑树是一种基本平衡的二叉搜索树，红黑树的原理wiki上讲得很清楚，书中只是把算法实现在了底层而已，在SGI STL中RB-tree是作为底层数据结构供其他容器配接用，因此关联容器可以看做都是adaptor模式的应用。

关联式容器的概念类似于关联式数据库，为获得良好的搜索效率，一般用平衡二叉树作为底层实现，而红黑树是一种应用广泛的平衡兴致很好的BST。元素被插入关联容器中时，根据特定规则，比如，map根据键大小，set根据元素本身大小在树中摆放（这就是关联的含义）。也正是这个原因，关联容器没有头尾之说，因此涉及头尾的操作如pop，push之类的函数都没有

2.准备知识—RB-tree

将RB-tree泛化实现在STL框架之中是整个关联容器涉及的重中之重。下面分析RB-tree的实现

• RB-tree迭代器涉及
  由关联容器的概念--不支持按序索引就知道它的迭代器肯定不是Random_access_iterator，实际上，它的迭代器是双向迭代器bidirecitonal_iterator，听起来好像list的迭代器，对吧？的确，使用起来很类似。
  
• RB-tree内存配置与构造函数
  使用std::alloc即可。由于是树结构，类似于链表结构，所以内存配置没有deque那么复杂。
  
• RB-tree的元素操作
  第一类：插入  第二类：查找 ----以方便供配接器们使用

 

3.set

• set概述
• 特性：所有元素会根据元素大小自动排序，所以呢，如果存入的是非对象类型，需要自己实现比较操作符，缺省是递增排序，set键值是合一的，这点与map不同，不能有相同的元素。
• 不能随意改变set元素值，这会破坏set的树组织结构，为了防止用户在不知情的情况下误操作，set<T>::iterator被定义为底层RB-tree的const_iterator，防止写入。
• set迭代器
• 双向的，不存在失效问题
• const的，不能随意写入
• set操作，见api好了
  
  

4.map

• map概述
• 特性：map的每个元素都是pair，按照键值排序，实值不参与排序
• 可以随意改变实值，但是不能随意改变键值
• map迭代器
• 不存在失效问题，双向
• 键值不可变，实值可变
• map操作，见API文档

5.multiset/multimap

允许元素重复，实现的代价是底层的红黑树实现变得更复杂。

 

 

6.hashtable

• hash_table概述
  hash表就是散列表在STL里面的实现而已。
  hash_map和hash_set底层的实现结构，也就是说，hash_map和hash_set也是adaptor的一种用法。
  具体实现时，SGI STL用的是开链法防止冲突，底层用vector实现桶操作，因此hash_table的内存管理和构造还是比较麻烦的。
  
• hash_table迭代器
  hash_table的迭代器（SGI实现）是单向的，因为没有必要双向。
  hash_table的迭代器有失效问题。
  hash_table是hash_map和hash_set的底层实现，因此它们的迭代器也会失效情形的。
  
• hash_table函数
  主要是供需要配接的容器hash_map和hash_set调用。

7.hash_map

hash_map和普通map的区别是底层实现不同，因此区别由此而生，比如，hash_map的迭代器是单向的，普通map是双向的，hash_map搜索的复杂度是常数时间，map的复杂度是O(lgN)，同样，由于底层不是红黑树，hash_map里面的元素不会自动有序。

8.hash_set

hash_set的接口与set接口也基本相同，但是同样的，hash_set里面的元素不会自动有序。

 

总结：理解了RB-tree和hash_table，就掌握了关联容器的精髓！