C++ 关联容器(map 与 set)解析
一、关联容器的底层数据结构特性C++ 标准库中的map和set均属于关联容器,其底层实现基于红黑树(Red-Black Tree)—— 一种自平衡的二叉搜索树。这种数据结构具有以下核心特性: 有序性:元素按照键值的比较规则进行排序存储 自平衡性:通过特定的旋转和着色操作,保证树的高度始终保持在 O (log n) 级别 迭代效率:支持高效的顺序访问和范围查询 红黑树的平衡机制确保了所有基本操作(插入、删除、查找)都能在O(log n) 的时间复杂度内完成,这使得关联容器在需要频繁查找和有序遍历的场景中表现优异。 二、map 与 set 的存储机制差异虽然map和set共享相同的底层实现机制,但它们的存储方式存在本质区别: 特性 set map 存储内容 仅存储键(key) 存储键值对(key-value) 元素唯一性 键值唯一,不允许重复 键值唯一,不允许重复 访问方式 只能通过键访问元素 可通过键访问对应的值 模板参数 std::set<Key, Compare, Allocator> std::map<Key,...
C++ Map 容器
一、核心数据结构:红黑树C++ 标准库中std::map的底层实现采用红黑树(Red-Black Tree),这是一种自平衡的二叉搜索树(BST)。红黑树通过特定的规则保证树的高度始终维持在 O (log n) 级别,从而确保各种操作的高效性。 1具体见前一篇 C++ 标准库中的 set 容器 二、map 容器的核心组件2.1 迭代器实现std::map的迭代器是双向迭代器,其实现本质上是红黑树节点的指针封装,并提供了遍历树的操作。 2.2 内存管理机制std::map通常使用内存池(memory pool)或分配器(allocator)管理节点内存,而非频繁调用new和delete: 采用 slab 分配策略,预先分配一批节点内存 节点释放时不直接归还给系统,而是放入空闲列表 下次分配时优先从空闲列表获取,减少系统调用开销 三、核心操作实现3.1...