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C++ 7

news 来源：原创 2025/5/20 2:02:32

vector 底层原理和扩容过程

  1. 底层原理
    ● vector 是 C++ 标准库中的一个容器，可以看作是一个动态数组，它的大小可以根据元素的增加而增长。它通过在堆上分配一段连续的内存空间存放元素，支持时间复杂度为 O（1 ) 的随机访问。
    ● vector 底层维护了三个迭代器和两个变量，这三个迭代器分别指向对象的起始字节位置，最后一个元素的末尾字节和整个 vector 分配空间的末尾字节。两个变量分别是 size 和 capacity ，Size 表示当前存储元素的数量，capacity 表示当前分配空间的大小。当创建一个 vector 对象时，会分配一个初始化大小的空间存放元素，初始化空间可以通过构造函数的参数指定，缺省情况下为 0。当对 vector 容器进行增加和删除元素时，只需要调整末尾元素指针，而不需要移动整个内存块。
  2. 扩容机制
    ● 当添加元素的数量达到当前分配空间的大小时，vector 会申请一个更大的内存块，然后将元素从旧的内存块拷贝到新的内存块中，并释放旧的内存块。 扩容可能导致原有迭代器和指针失效，扩容完成后，容器返回指向新内存区域的迭代器或指针。
    ● vector 扩容的机制分为固定扩容和加倍扩容。
    ○ 固定扩容就是在每次扩容时在原容量的基础上增加固定容量。但是固定扩容可能会面临多次扩容(扩容的不够大)的情况，时间复杂度较高。
    ○ 加倍扩容就是在每次扩容时原容量翻倍，优点是使得正常情况下扩容的次数大大减少，时间复杂度低，缺点是空间利用率低。

push_back()和emplace_back()的区别

push_back()和emplace_back()都是C++标准库容器（如std::vector）中用来添加元素的方法，但它们在添加元素的方式上有所不同：

  1. push_back()：
    ○ 语法是container.push_back(value);，传入的是一个值或对象的副本/移动版本。
    ○ 它接受一个元素的副本或移动该元素，然后将其添加到容器的末尾。
    ○ 这个方法需要先构造一个元素的副本或移动构造一个临时对象，然后再将其添加到容器中。
  2. emplace_back()：
    ○ 语法是container.emplace_back(args…);，传入的是构造新元素所需的参数列表。
    ○ 它使用就地构造（emplace）的方式，直接在容器的内存空间中构造新元素。
    ○ 这个方法避免了元素的复制或移动操作，因为它直接在容器的末尾空间构造新元素。
  3. 性能：
    ○ emplace_back()通常比push_back()更高效，因为它避免了额外的复制或移动操作。
    ○ 当构造函数需要大量资源时，emplace_back()的优势更加明显。

map dequeu list的实现原理

  1. std:: map
    ● 基于红黑树：std::map 基于一种自平衡的二叉搜索树——红黑树实现。
    ● 有序容器：元素按照键的顺序自动排序，通常是按照小于（<）运算符定义的顺序。
    ● 唯一键：每个键都是唯一的，不允许有重复的键。
    ● 时间复杂度：提供对数时间复杂度 （O(log n)） 的查找、插入和删除操作。
    ● 迭代器：由于 std::map 是基于树的，迭代器在遍历时是有序的。
  2. std::list
    ● 基于双向链表：std::list 是一个双向链表，每个元素都持有指向前一个和后一个元素的指针。
    ● 无序容器：元素在容器中没有特定的顺序。
    ● 插入和删除：提供高效的插入和删除操作，特别是当需要在容器中间插入或删除元素时。
    ● 时间复杂度：提供线性时间复杂度 （O(n)） 的查找操作，但插入和删除可以在 O(1) 时间内完成，前提是已经拥有指向待插入或删除元素的迭代器。
    ● 迭代器：由于 std::list 是线性结构，迭代器在遍历时是顺序的，但不支持随机访问。
  3. std::deque
    ● 基于动态数组：std::deque 是一个基于动态数组的序列容器，可以高效地从两端添加或删除元素。
    ● 允许序列操作：可以快速地在队列的前端和后端添加或删除元素。
    ● 时间复杂度：提供常数时间复杂度 （O(1)） 的前端和后端插入和删除操作。中间插入或删除操作可能需要 O(n) 时间。

map && unordered_map的区别和实现机制

  1. map
    ● 基于红黑树：std::map 基于一种自平衡的二叉搜索树（通常是红黑树）实现，可以保持元素有序。
    ● 有序容器：元素按照键的顺序自动排序，可以通过键值进行有序遍历。
    ● 元素访问：提供对元素的快速查找、插入和删除操作，时间复杂度为 O(log n)。
    ● 唯一键：每个键都是唯一的，不允许有重复的键。
    ● 迭代器稳定性：由于基于树结构，迭代器在遍历时是稳定的，即使容器发生插入或删除操作，迭代器指向的元素也不会改变，除非该元素被删除。
  2. unordered_map
    ● 基于哈希表：std::unordered_map 基于哈希表实现，通过哈希函数将键分布到数组的槽位中。
    ● 无序容器：元素在容器中是无序的，不能按键的顺序进行遍历。
    ● 元素访问：理想情况下，提供平均时间复杂度为 O(1) 的快速查找、插入和删除操作。最坏情况下，性能可能下降到 O(n)。
    ● 允许重复键：实际上，std::unordered_map 不允许有重复的键，因为哈希表的设计不允许两个元素具有相同的哈希值。如果发生哈希冲突，会通过某种方式（如链表或开放寻址）解决。
    ● 迭代器稳定性：由于基于哈希表，迭代器的稳定性不如 std::map。在发生哈希表的重新哈希 （rehashing） 时，迭代器可能会失效。
    ● 遍历顺序与创建该容器时输入元素的顺序是不一定一致的，遍历是按照哈希表从前往后依次遍历的。
  3. 使用场景
    ● 当需要元素有序且对性能有较高要求时，应选择std::map。
    ● 当元素的顺序不重要，且需要快速访问元素时，应选择std::unordered_map。
  4. 实现机制
    ● std::map 的实现依赖于红黑树的旋转和颜色变换来保持树的平衡，确保操作的时间复杂度。
    ● std::unordered_map 的实现依赖于一个良好的哈希函数来最小化冲突，并通过解决冲突的机制（如链表或开放寻址）来存储具有相同哈希值的元素。

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文章目录 1. **隐式转换**2. **显式转换**3. **数据截断**4. **字符集与排序规则**5. **日期和时间转换**6. **数值转换**7. **NULL 处理**8. **性能影响**9. **错误处理**10. **函数选择**示例总结 在 MySQL 中进行数据类型转换时&#xff0c;需要注意以下几个关键点&#xff…...

编程日记 2025/5/17 16:05:41

【LLM-agent】(task1)简单客服和阅卷智能体

note 一个完整的agent有模型 (Model)、工具 (Tools)、编排层 (Orchestration Layer)一个好的结构化 Prompt 模板&#xff0c;某种意义上是构建了一个好的全局思维链。 如 LangGPT 中展示的模板设计时就考虑了如下思维链&#xff1a;Role (角色) -> Profile&#xff08;角色…...

编程日记 2025/5/19 21:45:28