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c++-第26节-c++知识梳理-创新互联

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1.STL知识梳理

2.c++知识梳理   

3.数据结构知识梳理


1.STL知识梳理

STL知识掌握:

底层实现角度:六大组件。

上层用的角度:容器、算法、迭代器。

底层实现角度:

注:

1.可以认为迭代器是容器和算法的粘合剂,如果没有迭代器,那么算法要访问容器有两大问题:

(1)访问需要暴露容器底层结构及实现细节,封装性就不在了。

(2)使用门槛较高,比如要访问map,需要对二叉树遍历掌握,这个成本是很高的。

通过迭代器解决了上面的问题,迭代器优势如下:

(1)封装隐藏了底层实现细节。

(2)提供统一的方式去访问容器,极大降低了使用成本。

2.容器如果频繁的申请小块内存,就需要空间配置器来提高内存申请和释放的效率。

3.容器适配器:stack、queue、priority_queue等。适配器可以认为是一种特殊的容器,体现了复用的思想。

其他适配器:反向迭代器也是一种适配器,封装容器正向迭代器就可以实现这个容器的反向迭代器。

4.仿函数主要作用在容器和算法上,其本质上是实现了operator()的类,这个类对象可以像函数一样去使用。使用场景举例:

场景一:map/set的key比较大小规则。

场景二:unoredered_map/unoredered_set的key转换成整型的规则,影响冲突率。

场景三:sort排序比较规则。

上层用的角度:

注:

1.容器

重点熟练掌握的容器:vector、list、map、set、unoredered_map、unoredered_set。

map和set:

(1)需要熟练掌握这些容器的常见接口使用(增删查改:insert、erase、find、operator[]、iterator)

(2)常见经典问题,例如:

\bullet底层实现原理,即红黑树。掌握红黑树的规则、增删查改的效率。

\bulletoperator[ ]的返回值是什么?答:value的引用。

\bullet一个类型要做map和set的K有什么要求?答:要支持比较大小,因为底层是搜索树。

\bulletmap和set有什么特点?答:查找效率log_{2}^{N},遍历时按key排序的,可以对key去重。

(3)multi版本特点。

unoredered_map和unoredered_set:

(1)需要熟练掌握这些容器的常见接口使用(增删查改:insert、erase、find、operator[]、iterator)

(2)常见经典问题,例如:

\bullet底层实现原理,即哈希表。

\bullet一个类型要做unoredered_map和unoredered_set的K有什么要求?答:能取模或者配一个哈希的仿函数支持转成整型取模,支持==比较。

\bulletunoredered_map和unoredered_set相比map和set的特点是什么?答:查找平均是O(1)(更快),遍历是无序的。

(3)multi版本特点。

vector和list:

(1)需要熟练掌握这些容器的常见接口使用。

vector:push_back/pop_back、resize/reserve(注意二者区别)、insert/erase、[]+size()、iterator

list:push_back/pop_back、push_front/pop_front、insert/erase、iterator

(2)常见经典问题,例如:

\bulletvector和list的区别?答:vector优点是适合尾插尾删和下标的随机访问,vector缺点是头部中间插入删除需要挪动数据效率低,并且扩容也有代价。list优点是任意位置O(1)的插入删除,并且可以按需申请释放,list缺点是不支持随机访问。

\bulletvector如何扩容?答:一般是2倍扩容,但不一定非得是2倍,只是2倍左右合适。一次扩容扩多了浪费,扩少了会频繁扩容效率降低。

其他容器:

(1)需要熟练使用,了解原理的容器。

string:+=、find、insert/erase、[]、迭代器、c_str、sub_str、reserve/resize、to_string/stoi

stack/queue:push/pop、top、front/back、empty/size

priority_queue:push/pop、top、size/empty

bitset:set、reset、test

(2)不需要熟练使用,稍微了解原理。

array(C++11):核心价值相比c静态数组,[]绝对检查越界。委员会期望替代静态数组,实际效果不明显

forward_list(C++11):只是头插头删,又想节省一点点空间,比起list有一点点优势

deque:头尾插入删除多,可能还需要一些下标的随机访问。要注意的是不要大量下表随机访问,否则不如用vector好

2.迭代器

(1)什么迭代器(熟练掌握)

答:行为像指针一样的类型。可能是指针可能是被类封装的指针,不关注容器底层细节的情况下轻松访问容器。

(2)迭代器价值是什么?(熟练掌握)

\bullet封装隐藏了底层实现细节。

\bullet提供统一的方式去访问容器,极大降低了使用成本。

(3)什么是迭代器失效?(熟练掌握)

答:①迭代器指向的空间野指针。 ②迭代器指向的位置已经不是原来的位置,意义变了。

vector:①insert扩容,导致野指针。 ②insert不扩容,但是挪动数据,指向位置已经不是原来的位置。 ③erase数据以后,挪动数据,指向位置已经不是原来位置。

list:erase以后,节点删除,导致野指针。

map/set/unordered_map/unordered_set:erase以后,节点删除,导致野指针。

(4)反向迭代器的原理(了解)

答:适配器,封装正向迭代器实现。

(5)迭代器分类(了解)

答:迭代器被分成了五个类型,如下图所示,前两个类型只写input_iterator_tag和只读output_iterator_tag是抽象类型,STL中没有对应的实际类型。有实际对应类型的是后三个类型迭代器,单向forward_iterator_tag、双向bidirectional_iterator_tag、随机random_access_iterator_tag。

单向(支持++):forward_list、unordered_map/unordered_set

双向(支持++/--):map/set、list

随机(支持++/--/+/-):string、vector、deque

注:如下图所示,算法库中函数的迭代器参数名暗示了要传迭代器的类型,所以使用函数前需确定了容器的迭代器的类型。

需要传单向迭代器的函数可以传单向迭代器、双向迭代器、随机迭代器,需要传双向迭代器的函数可以传双向迭代器、随机迭代器,需要传随机向迭代器的函数只能传随机迭代器。

3.算法

\bulletsort(熟练掌握)

\bulletstable_sort(了解)

\bulletreverse(熟练掌握)

\bulletswap(熟练掌握):c++98推荐使用容器中的swap,不推荐使用算法库中swap;c++11容器中的swap和算法库中swap效率一样,都可以使用。

\bulletmax/min(熟练掌握)

\bulletfind(熟练掌握)

\bulletnext_permutation/prev_permutation(熟练掌握):全排列

\bulletbinary_search(了解)

\bulletlower_bound/upper_bound(了解):找上/下界

\bulletset_union/set_intersection/set_difference(了解):求两个集合的并集/交集/差集

解释:

(1)next_permutation/prev_permutation的使用方式如下图所示,其中next_permutation进行全排列前要求数据是升序的,prev_permutation进行全排列前要求数据是降序的。

(2)lower_bound/upper_bound使用前需要进行排序。lower_bound函数返回数据中第一个大于等于给定数值的位置,upper_bound函数返回数据中第一个大于给定数值的位置。

4.仿函数/函数对象

问题:什么是仿函数?仿函数作用是什么(结合实际用场景讲解)

答:仿函数主要作用在容器和算法上,其本质上是实现了operator()的类,这个类对象可以像函数一样去使用。

5.STL原理

问题:说说你理解STL是什么?整体说一下六大组件是什么?互相之间关联关系?

答:前面底层实现角度的内容。


2.c++知识梳理   

C++知识掌握:基础入门语法、类和对象、模板、继承和多态、异常、IO流、C++类型转换、C++11、STL、拓展学习。

注:

1.基础入门语法

(1)函数重载:①函数重载的规则要求。 ②为什么C语言不支持重载?C++支持

(2)引用(重点):①什么是引用? ②指针和引用区别是什么? ③引用的使用场景是什么?

(3)inline:①inline价值和意义是什么? ②宏的缺点?③C++用inline、const、enum去替代宏。

(4)缺省参数

(5)namespace

2.类和对象

(1)面向对象和面向过程的理解。结合实际样例解答。

(2)面向对象三大特性是什么?封装、继承、多态、你对他们理解是什么?结合实际样例解答。

(3)8个默认成员函数:①构造和析构 ②拷贝构造和拷贝赋值 ③移动构造和移动赋值 ④operator&不关注 ⑤什么情况下会默认生成?默认生成的都干了什么? ⑥构造函数初始化列表(初始化列表价值,哪些成员必须在初始化列表初始化)

(4)对象实例化:①对象大小计算--内存对齐 ②空类的大小?为什么是1?

(5)this指针:①什么是this指针 ②this存在哪?

(6)运算符重载:①哪些运算符不能重载 ②运算符重载意义是什么?

(7)static成员

(8)友元

3.模板

(1)模板分类:函数模板、类模板

(2)模板的原理:模板的实例化

(3)让你写一个函数模板或者类模板检验语法掌握

(4)非类型模板参数

(5)模板的特化:unordered_map默认支持string做key就是特化一个场景

(6)为什么模板不支持分离编译?怎么解决?解决原理是什么?

4.继承和多态

(1)什么是继承?什么是多态?

(2)继承后成员权限

(3)派生中的默认成员函数

(4)子类到父类对象之间赋值兼容转换

(5)多继承--菱形继承:①菱形继承的问题是什么?如何解决? ②虚继承是如何解决的?(切记不要跟虚函数多态混了,两个地方都用了virtual但是他们之间没有关联关系)

(6)继承和组合:is-a和has-a

(7)多态的条件是什么?原理是什么?

(8)还有一些问题。如:static是否可以是虚函数?inline是否可以是虚函数等等。

5.异常

(1)异常优缺点

(2)异常的使用规则

6.IO流

(1)笔试面试基本不考。从用的角度掌握一下文件流和字符串流,一些项目中可能会用。

7.C++类型转换

(1)四种强制类型转是什么?他们作用是什么

8.C++11

(1)右值引用:①右值引用和左值引用的区别? ②移动构造和移动赋值 ③右值引用的使用场景?(push_back(T&& val)、传值返回的函数如to_string)如何减少拷贝?提高效率 ④完美转发解决什么问题?

(2)lamdba:①语法规则 ②使用场景和优势 ③底层实现原理

(3)智能指针:①发展历史 ②auto_ptr/unique_ptr/shared_ptr/weak_ptr原理及简单模拟实现 ③什么是循环引用?如何解决?解决原理 ④定制删除器

(4)其他:①线程库 ②列表初始化 ③STL中容器变化(新容器、移动构造和移动赋值、插入接口的变化例如push_back(T&& val)和empalce等) ④可变参数模板 ⑤auto ⑥范围for

9.STL

10.拓展学习

(1)《effctive C++》值得去读一遍

(2)《C++ primer》第五版,推荐手边留一本作为语法字典

(3)《STL源码剖析》有时间可以结合源代码进行学习

(4)设计模式:①单例模式 ②工厂模式 ③适配器模式 ④迭代器模式 ⑤观察者模式


3.数据结构知识梳理

数据结构知识掌握:线性表、树型结构、哈希、排序、图、扩展学习

注:

1.线性表

(1)顺序表

(2)链表

(3)栈和队列

(4)串

2.树型结构

(1)基础二叉树:①二叉树概念及性质 ②常见OJ题,下去手撕一遍 ③堆(topK、堆排序) 

(2)搜索树:①二叉搜索树(缺陷) ②AVL树(规则、如何旋转平衡、效率) ③红黑树(规则、如何旋转平衡、效率、对比AVL树的优势是什么?) ④B树系列

3.哈希

(1)什么是哈希/散列

(2)什么是哈希冲突?

(3)哈希表①闭散列开放定址法(线性探测、二次探测) ②哈希桶(单个桶冲突很多怎么办?改成挂红黑树) ③负载因子 ④跟红黑树会有一些对比

(4)位图

(5)布隆过滤器:①在是准确的?还是不在是准确的?不在是准确的 ②是否支持删除

(6)海量数据处理:①位图问题 ②topk问题 ③哈希切分问题

4.排序

(1)常见排序思想及实现:①插入排序 ②希尔排序 ③选择排序 ④堆排序 ⑤冒泡排序 ⑥快速排序(什么时候最坏且如何优化、非递归) ⑦归并排序 ⑧计数排序

(2)复杂度

(3)稳定性

5.图

6.扩展学习

(1)跳表

(2)LRUCahe

(3)并查集

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