数据结构: map与set的简单实现

map与set的模拟实现

1.基本框架

2.模拟实现map与set所需要做的事

1.使用模板 , 达到泛性编程

2.比较问题

3.迭代器

RBTree中:

operator++

operator--

4.map [ ] 的实现

5.使用普通迭代器构造const迭代器

效果

map与set的模拟实现

1.基本框架

map

set

2.模拟实现map与set所需要做的事

调用模板, 使得用map与set复用同一棵树(解决map存pair, set存key的问题)
比较问题
迭代器中, ++,--的实现(遍历二叉树)
map[ ] 的实现
维护底层搜索二叉树的性质, 要使用const迭代器, set可以都用const迭代器, 但是map需要达到key不能修改, 但允许value可以修改, 所以红黑树也需要实现普通迭代器,--使得key不能修改-->map再传递pair的时候,给K加上const就行 -->set的iterator 是红黑树中的const_iterator && const_iterator也是const_iterator -->map的使用了iterator 与 const_iterator set的iterator调用的时候, 会发生隐式类型转换, 普通迭代器-->const迭代器如果没提供普通迭代器到const迭代器的构造会报错 --> 需要提供

1.使用模板 , 达到泛性编程

map: kv类型 set : k类型

map:

set:

2.比较问题

由于使用了泛性编程, RBTreeNode里面的_data类型不确定, 可能是K, 也可能是pair

--如果是K(set)的比较,不会有问题

--如果是pair(map)的比较, 比较会出现问题

pair的比较: 如果first小就小, 如果first不小, 比较second, second小就小

但我们只期望按K去比较

解决: 使用仿函数

红黑树并不知道传过来的T是K类型还是pair类型, 但是上一层知道, 于是我们给它加一个仿函数,

这个仿函数在map/set里面实现用来获取key,然后传递给红黑树, 让其根据key来比较

像这样:

map

set

用法:

data 为T类型, 可能是K类型, 也可能是pair类型,我们将其传递给仿函数,来获取key

1.插入

2.查找

Node* cur ->_data 为T类型, 可能是K类型, 也可能是pair类型,我们将其传递给仿函数,来获取key

3.迭代器

map与set的迭代器是使用红黑树内部的迭代器

1.注意: 当我们去取一个类模板的内嵌类型的时候, 前面要加一个typename

2. 原因: 因为编译器无法区分, 你取得是类型还是静态变量

加上typename告诉编译器所取得是类型, 等该类模板实例化后, 再去找这个类型

3.示例:

map

set

框架:

RBTree中:

begin

使用最左边的节点构造迭代器

end

1.使用空节点构造迭代器(一般是最右边的节点的下一个--->是nullptr)

2.实现的时候增加哨兵位

--此时如果it走到最后一个节点,再++, 就直接走到end

--特殊处理:

优点:end--的时候, 直接到最右边的节点

operator++

左子树, 根 , 右子树 (中序,找完右子树后, 其树就被访问完了)
思路:
1.有右子树: 就往右子树走-->找右子树的最左节点

2.没有右子树: 看是不是parent的左子树
--是的话就把parent给it
--不是的话向上调整 (调整最后没有父亲节点了,跳空)

沿着根路径, 找孩子是父亲左孩子的那个祖先

对以下情况演示:

1.该节点有右子树

2.该节点没有右子树

3.走到最后一个节点

代码:
	Self& operator++() {//1.右子树不为空,找右子树的最左节点if (_node->_right) {Node* subRL = _node->_right;while (subRL->_left) {subRL = subRL->_left;}_node = subRL;}//2.右子树为空, 找节点是父亲左孩子的祖先else {Node* cur = _node;Node* parent = cur->_parent;while (parent && parent->_right == cur){cur = parent;parent = parent->_parent;}_node = parent;}return *this;}

operator--

和上面基本一样,只是换了个方向: 右子树, 根 , 左子树(该顺序访问, 走完左子树,该树就走完)

思路:

1.有左子树, 就往左子树走--->找左子树里最右边节点

2.没有左子树, 就找节点是父亲的右孩子的祖先

--如果当前节点就是父亲的右孩子, 直接把parent给it

--如果当前节点不是父亲的右孩子, 沿根路径向上调整, 找到为止(或找到p为nullptr)

找到了就把parent给it

代码:
	Self& operator--(){//1.如果有左子树,就往左子树走,找其最右边的节点if (_node->_left) {Node* subLR = _node->_left;while (subLR->_right) {subLR = subLR->_right;}//然后把这个节点给it_node = subLR;}//2.如果没有左子树, 就找节点是父亲右孩子的祖先else {Node* cur = _node;Node* parent = cur->_parent;while (parent && parent->_left == cur) {cur = parent;parent = parent->_parent;}//然后把这个节点给it_node = parent;}return *this;}

4.map [ ] 的实现

1.修改insert的返回值为pair<iterator,bool>

--修改RBTree里Insert的返回值:

--空树插入成功

--非空树插入失败

--非空树插入成功

这里使用newnode记录以下cur节点, 下面需要对红黑树调整, cur 可能会发生改变

2.[ ]的实现

--调用RBTree里的Insert函数

--返回其second
		pair<iterator, bool> insert(const pair<const K,V>& kv){return _t.Insert(kv);}//[]的实现V& operator[](const K& key) {pair<iterator,bool> ret =  _t.Insert(make_pair(key, V()));return ret.first->second;}

5.使用普通迭代器构造const迭代器

1.问题:如果使用普通迭代器, 那么key的值会被修改, 不满足二叉搜索树性质

示例:

2.我们使用const迭代器

出现报错

--原因:发生隐式类型转换, 但我们没有提供使用普通迭代器构造const迭代器的构造函数,

转换不了, 会报错

--解决: 提供一个支持普通迭代器到const迭代器的转换

--为什么RBTree不都返回const迭代器??

---因为map与set复用的是同一个红黑树来set全用const可以, 但map允许修改V

代码:

--当Ref是T&, Ptr是T*的时候, 调用这个构造函数就是拷贝构造

--当Ref是constT& ,Ptr是constT*的时候, 调用这个构造函数就是支持普通迭代器构造const迭代器的转换