HespethornのBlog

404. Sum of Left LeavesGiven the root of a binary tree, return the sum of all left leaves. A leaf is a node with no children. A left leaf is a leaf that is the left child of another node. Example 1: 123Input: root = [3,9,20,null,null,15,7]Output: 24Explanation: There are two left leaves in the binary tree, with values 9 and 15 respectively. Example 2: 12Input: root = [1]Output: 0 题目大意给定一棵二叉树的根节点 root，返回所有左叶子的节点值之和。左叶子的定义是：既是叶子节点（没有子节点），又是其父节点的左子节点。 例如： 输入二叉树 [3,9,20,null,null,15,7]，左叶子为...

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572. Subtree of Another TreeGiven the roots of two binary trees root and subRoot, return true if there is a subtree of root with the same structure and node values of subRoot and false otherwise. A subtree of a binary tree tree is a tree that consists of a node in tree and all of this node's descendants. The tree tree could also be considered as a subtree of itself. Example 1: 12Input: root = [3,4,5,1,2], subRoot = [4,1,2]Output: true Example 2: 12Input: root =...

一、需求与设计分析1.1 核心需求根据 C++ Primer 11.3.6 练习要求，工具需满足以下功能： 规则加载：从map.txt读取替换规则（每行格式：待替换单词 替换后的短语） 文本处理：读取file.txt中的待转换文本，将匹配规则的单词替换为对应短语 结果输出：将替换后的文本写入output.txt 灵活性：支持通过命令行参数自定义规则文件、输入文件和输出文件路径 鲁棒性：处理文件打开失败、格式错误等异常情况 1.2 示例输入输出 规则文件（map.txt）：定义替换映射 12345678brb be right backk okay?y whyr areu youpic picturethk thanks!l8r later 待转换文本（file.txt）：包含缩写词的原始文本 123where r uy dont u send me a pick thk l8r 预期输出（output.txt）：替换后的标准文本 123where are youwhy dont you send me a pictureokay? thanks!...

导言作为具备一定工程实践经验的中级软件工程师，在日常软件开发工作流中，C++ 标准模板库（Standard Template Library，STL）的容器与算法体系已成为不可或缺的编程工具。vector 的动态内存管理机制、map 的有序键值对存储特性，以及 sort 算法的高效执行范式，这些看似常规的编程操作，实则蕴含着深邃的计算机科学设计思想。通过研读侯捷所著《STL 源码剖析》，得以系统性解构 STL 的底层实现逻辑，深刻体会到 "知其然更知其所以然" 在软件工程领域的重要价值。 一、数据结构：从应用层到实现层的认知跃迁在数据结构层面，STL 核心容器的底层实现机制在书中得到细致解析。以 vector 容器为例，其动态数组特性不仅体现在可扩展的存储容量上，更在于其内存管理策略的精妙设计。当容器容量不足时，vector 采用指数级扩容策略（通常为原容量的 2 倍或 1.5 倍，依具体实现而定），通过重新分配内存空间、元素迁移及旧内存释放的流程，在空间复杂度与时间复杂度之间实现了高效平衡。这种 "以空间换时间"...

一、计算思维的本质与形式化表达1.1 信息处理的抽象模型与问题抽象计算机科学核心是信息符号操纵体系，从图灵机到现代系统，均为 "输入 - 处理 - 输出" 的具象实现。计算思维通过建立现实与符号系统映射实现问题可计算，这种抽象过程包含三个关键步骤：问题特征提取、符号系统选择与映射规则定义。这种抽象能力，正是计算机解决问题的前提，体现了从具体到抽象的认知跃迁，也印证了问题解决需建立与抽象模型间映射关系的理论。 1.2 指令序列的执行逻辑与计算思维维度计算过程的本质是按确定规则执行指令序列，这种确定性是可计算性的基础。指令通过顺序、分支和循环三种基本结构，构成复杂计算的控制流，体现了计算思维将问题拆解为可计算步骤的核心逻辑。 指令执行模型展现过程分解思维：复杂计算可拆分为有序的基本操作，执行路径明确，结果可预测。这种分解基于对问题逻辑的深入理解，需借助可计算性理论判断问题是否可解，并设计有限步骤的算法，确保在合理时间复杂度内得出确定解。 二、编程的思维框架2.1 程序结构的模块化组织与抽象层次驾驭C...

引言：迭代器的核心价值在 C++ 标准模板库 (STL) 中，迭代器扮演着 "胶水" 的角色，它连接了容器与算法，使算法能够独立于具体容器类型工作。这种抽象机制带来了极大的灵活性 —— 同一个排序算法可以作用于向量 (vector)、链表 (list) 或数组 (array)，只需它们提供兼容的迭代器。 迭代适配器则是在基础迭代器之上的增强，通过包装现有迭代器，提供反向遍历、插入操作等特殊行为，进一步扩展了迭代器的能力。本文将系统解析迭代器的分类、实现原理及迭代适配器的应用场景。 一、迭代器基础：概念与分类1.1 迭代器的本质迭代器本质上是一种泛化的指针，它重载了*、->、++等运算符，使开发者能够以统一的方式访问容器中的元素，而不必关心容器的内部实现细节。 1234567891011121314151617181920212223#include <vector>#include <list>#include <iostream>//...

一、函数对象的本质函数对象（也称为仿函数，Functor）是*重载了函数调用运算符***operator()**的类或结构体的实例。这种特殊的设计使它能够像普通函数一样被调用，同时又具备对象的所有特性。 12345678910111213141516// 一个简单的函数对象类struct Add { // 重载函数调用运算符 int operator()(int a, int b) const { return a + b; }};// 使用方式int main() { Add add; int result = add(3, 5); // 像函数一样调用对象 // 也可以直接使用临时对象 int result2 = Add()(10, 20); return 0;} 从本质上讲，函数对象是一个带行为的对象，而普通函数是一段可执行代码。这种本质差异决定了它们在功能和适用场景上的不同。 二、函数对象与普通函数的核心区别2.1...

导言在现代 C++ 开发中，lambda 表达式（匿名函数）已经成为编写简洁高效代码的重要工具。尤其在配合 STL 算法（如for_each）时，lambda 表达式能够消除编写命名函数或函数对象的额外开销，使代码更加紧凑直观。 一、Lambda 表达式的基本语法lambda 表达式的完整语法结构如下： 123[capture](parameters) mutable noexcept -> return_type { // 函数体} 各组成部分的含义： [capture]：捕获列表，定义 lambda 表达式可以访问的外部变量 (parameters)：参数列表，与普通函数的参数列表类似 mutable：可选修饰符，允许修改按值捕获的变量 noexcept：可选修饰符，指定函数不会抛出异常 -> return_type：返回类型，当函数体只有 return 语句时可省略 {}：函数体，包含具体的执行逻辑 1.1 最简单的 Lambda 表达式最简化的 lambda...

导言堆排序是一种基于二叉堆数据结构的高效排序算法，具有 O (n log n) 的时间复杂度和原地排序的特性。使用模板实现堆排序可以使其灵活适用于各种数据类型，并支持自定义比较规则。 一、堆排序算法原理堆排序主要分为两个阶段： 建堆阶段：将无序数组构建成一个二叉堆（最大堆或最小堆） 排序阶段：反复提取堆顶元素（最大值或最小值），并调整剩余元素维持堆特性 二叉堆是一种完全二叉树，对于最大堆，每个父节点的值大于或等于其子节点的值；对于最小堆，每个父节点的值小于或等于其子节点的值。 二、模板类实现下面是完整的HeapSort模板类实现，基于提供的框架结构： 12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061626364656667686970717273747576777879808182838485868788#include <vector>#include...

一、引言上一篇文章介绍了unordered_map存放自定义类型的六种方法的理论框架，本文将通过完整可运行的代码示例，详细展示每种方法的具体实现细节。这六种方法是通过 2 种哈希实现方式与 3 种相等性比较方式组合而成，每种组合都有其独特的实现要点。 二、基础准备首先定义基础的Point类和测试函数，作为六种方法的共同基础： 12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940#include <iostream>#include <unordered_map>#include <string>#include <functional>// 自定义点类型class Point {private: int x; int y;public: Point(int x_ = 0, int y_ = 0) : x(x_), y(y_) {} int getX() const {...

导言快速排序是一种高效的分治排序算法，平均时间复杂度为 O (n log n)。使用 C++ 模板实现快速排序可以使其适用于各种数据类型，配合比较器还能灵活调整排序规则。 一、快速排序算法原理快速排序的核心思想是： 选择一个元素作为 "基准"(pivot) 将数组分区，所有比基准值小的元素移到基准前面，比基准值大的元素移到基准后面 递归地对前后两个子数组进行排序 这种分治策略使快速排序成为实际应用中最快的排序算法之一。 二、模板类实现下面是完整的MyQsort模板类实现，支持任意可比较的数据类型和自定义比较规则： 123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687#include <vector>#include <functional>#include...

100. Same TreeGiven the roots of two binary trees p and q, write a function to check if they are the same or not. Two binary trees are considered the same if they are structurally identical, and the nodes have the same value. Example 1: 12Input: p = [1,2,3], q = [1,2,3]Output: true Example 2: 12Input: p = [1,2], q = [1,null,2]Output: false Example 3: 12Input: p = [1,2,1], q = [1,1,2]Output: false 题目大意给定两棵二叉树的根节点 p 和 q，判断这两棵树是否相同。两棵树相同的定义是：结构完全相同，且对应节点的值也相同。 例如： 输入两棵结构和节点值均相同的树...

257. Binary Tree PathsGiven the root of a binary tree, return all root-to-leaf paths in any order. A leaf is a node with no children. Example 1: 12Input: root = [1,2,3,null,5]Output: ["1->2->5","1->3"] Example 2: 12Input: root = [1]Output: ["1"] 题目大意给定一棵二叉树的根节点 root，返回所有从根节点到叶子节点的路径。叶子节点是指没有子节点的节点，路径以字符串形式表示，节点值之间用 "->" 连接。 例如： 输入二叉树 [1,2,3,null,5]，根到叶子的路径为 1->2->5 和 1->3，返回...

110. Balanced Binary TreeGiven a binary tree, determine if it is height-balanced. Example 1: 12Input: root = [3,9,20,null,null,15,7]Output: true Example 2: 12Input: root = [1,2,2,3,3,null,null,4,4]Output: false Example 3: 12Input: root = []Output: true 题目大意给定一棵二叉树，判断它是否是高度平衡的。高度平衡平衡二叉树 ** 的定义是：二叉树的每个节点的左右两个子树的高度差的绝对值不超过 1。 例如： 输入二叉树 [3,9,20,null,null,15,7]，每个节点的左右子树高度差均不超过 1，返回 true； 输入二叉树 [1,2,2,3,3,null,null,4,4]，根节点的左子树高度为 3，右子树高度为 1，差为 2，返回...

引言std::unordered_map是 C++ 标准库中提供的无序关联容器，与std::map不同，它通过哈希表实现，因此需要两个关键组件：哈希函数（用于计算键的哈希值）和相等性比较函数（用于判断两个键是否相等）。当使用自定义类型作为unordered_map的键时，我们需要显式提供这两种组件。 一、核心概念std::unordered_map的模板定义如下： 1234567template< class Key, class T, class Hash = std::hash<Key>, // 哈希函数类型 class KeyEqual = std::equal_to<Key>, // 相等性比较类型 class Allocator = std::allocator<std::pair<const Key, T>>> class unordered_map; Hash类型必须满足Hash概念：Hash对象的operator()接受const...

一、关联式容器与无序关联容器的核心区别关联式容器（如set、map、multiset、multimap）和无序关联式容器（如unordered_set、unordered_map、unordered_multiset、unordered_multimap）是 C++ STL 中两种不同的数据结构，核心区别在于底层实现和特性： 关联式容器：基于红黑树（一种自平衡二叉搜索树）实现，元素按照键（key）的有序性存储，默认通过less比较键的大小。 无序关联式容器：基于哈希表实现，元素存储顺序与键的大小无关，依赖哈希函数计算存储位置，通过键的哈希值快速访问元素。 二、如何选择：关联式容器 vs 无序关联式容器选择需根据具体场景的需求，主要从以下维度判断： 2.1 有序性需求 需要元素有序：优先选择关联式容器。例如： 需遍历元素时按键的大小排序（如set遍历默认升序）； 需频繁执行范围查询（如map::lower_bound、map::upper_bound获取键在[a, b]之间的元素）。 无需有序性：优先选择无序关联式容器，其插入、查找、删除的平均效率更高。 2.2...

引言C++ 标准模板库（STL）提供了一系列功能丰富的容器，这些容器不仅封装了数据结构，还提供了大量成员函数用于操作数据。此外，STL 还包含许多与容器配合使用的非成员函数，它们扩展了容器的功能，使操作更加灵活。 一、通用成员函数几乎所有 STL 容器都提供了一组基础的通用成员函数，用于获取容器信息、修改容器状态等。 1.1 基本信息函数12345678910111213141516171819202122#include <iostream>#include <vector>#include <list>int main() { std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5}; std::list<std::string> lst = {"apple", "banana", "cherry"}; // 容器大小相关 std::cout...

引言在 C++ 中使用std::map存储自定义类型作为键时，需要确保该类型能够被正确比较大小，因为std::map是一个有序关联容器，其内部通过比较操作来组织元素。本文将介绍三种方法来解决map中存放pair<Point, string>元素的问题，其中Point是一个自定义点类型。 核心概念std::map要求其键类型必须支持比较操作（默认使用<运算符）。对于自定义类型Point，我们需要通过以下三种方式之一提供比较能力： 为Point类重载<运算符 定义一个比较结构体（仿函数） 为Point准备std::less的特化模板 代码示例首先定义基础的Point类： 123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051#include <math.h>#include <iostream>#include <set>using std::cout;using...

引言在 C++ 中，迭代器 (iterator) 和指针 (pointer) 是两个密切相关但又有所区别的概念。它们都可以用来访问内存中的数据，都支持类似的操作符 (如*和->)，但应用场景和功能范围却有显著差异。本文将深入解析迭代器与指针的关系、区别及各自的应用场景。 核心概念指针的本质指针是 C++ 从 C 语言继承而来的概念，是一个变量，其值为另一个变量的内存地址。指针直接指向内存中的某个位置，可以是： 普通变量的地址 数组元素的地址 动态分配内存的地址 函数的地址 迭代器的本质迭代器是 C++ 标准库提供的一种抽象，它模拟了指针的行为，为各种容器提供了统一的访问接口。迭代器可以看作是...