模拟实现map和set笔记

默认你已经模拟实现了自己的红黑树
红黑树的模拟实现 传送门_

用同一棵红黑树模拟实现map和set的实现过程主要有以下几个问题

1. map的元素是key-value键值对，而set的元素仅仅是key，怎么去用同一棵树封装？
2. 怎么实现这棵树的迭代器？
3. 底层的红黑树也是二叉搜索树，构建二叉搜索树的过程中需要比较，而两个容器的元素类型不同，怎么拿出key-value的key进行比较？

自己碰到的一些小细节

• pair直接赋值报错：尝试引用已删除的函数C++Error2208:…尝试引用已删除的函数 - 余生以学 - 博客园
• 很多参数没加const修饰，传入的参数却带有const属性，这种情况的报错信息并不会显示和const相关，又因为是语法问题编译不通过，故无法调试（所以处理起来较为麻烦）

map的元素是key-value键值对，而set的元素仅仅是key，怎么去用同一棵树封装？

解决：加一个模板参数（下图中RBTree的第二个参数T）

使用：set实例化红黑树时传入Key，map实例化红黑树时传入KV键值对即可

怎么实现这棵树的迭代器？

下面Node表示树的结点

迭代器要去遍历所有元素，还能访问元素的具体内容，类型肯定是Node*(指向树的结点的指针)。

Node的存储不是连续的，不能直接++，也不能直接解引用拿到里面的数据，所以需要重载，所以这里实现迭代器得把Node*封装成一个对象。

此外，vector的迭代器++就是下标+1找到下一个元素，list通过next指针找到下一个结点，那红黑树的迭代器++要找到下一个结点，那怎么实现？

• 下一个结点指的是什么?

以整数321456789去构建红黑树，1的下一个就是2,2的下一个就是3。

• 如何实现？

转化一下问题，在一棵二叉搜索树中怎么找到中序遍历的下一个结点？

当前结点记为cur

找上一个结点则相反

• 为什么传三个模板参数？

区分const迭代器和普通迭代器

传模板参数时普通迭代器传T&，const迭代器传const T&,
同理普通迭代器Ptr传T*，const迭代器传const T*,
如果不这么做，这里实现一个普通版本的迭代器，还得再写一个类单
独实现const迭代器，重复的代码会比较多

template
//和链表一样的用法，目的是为了区分const迭代器和普通迭代器
struct RBTreeIterator
{
	typedef RBTreeNode Node;
	typedef RBTreeIterator self;
	Node* _node;//结点指针
	RBTreeIterator(Node* node=nullptr)//全缺省
		:_node(node)
	{}

	//const T& operator*()
	// T& operator*() 通过模板的第二个参数简化
	Ref operator*()
	{
		return _node->_data;
	}
	Ptr operator->()
	{
		return &(_node->_data);
	}
	self& operator++()//前置++
	{
		Node* cur = _node;
		if (cur->_right)
		{
			//右子树不为空,不能直接把右子树的根给_node
			//因为右子树最左边的叶子才是下一个应该访问的结点
			Node* right = cur->_right;
			while (right&&right->_left)
			{
				right = right->_left;
			}
			_node = right;
			return *this;
		}
		else//右子树为空
			//看父亲
		{
			Node* parent = cur->_parent;
			while (parent&&parent->_right == cur)
			{
				cur = parent;
				parent = cur->_parent;
			}
			if (parent == nullptr)
			{
				_node = nullptr;
			}
			else
			{
				_node = parent;
			}
			
			return *this;
		}
	}
	self& operator--()
	{
		//前置--
		
		Node* cur = _node;
		if (cur->_left)//左子树不为空
		{
			Node* left = cur->_left;//左子树 取名改成subRight好一点
			while (left&&left->_right)
			{
				left = left->_right;
			}
			_node = left;
		}
		else//左子树为空
		{
			Node* parent = cur->_parent;
			while (parent&&parent->_left==cur)
			{
				cur = parent;
				parent = cur->_parent;
			}

			_node = parent;
		}
		return *this;
	}
	self operator++(int)
	{
		Node* tmp = _node;
		++(*this);
		return self(tmp);
	}
	self operator--(int)
	{
		Node* tmp = _node;
		--(*this);
		return self(tmp);
	}
	bool operator==(const self& s)const 
	{
		return _node == s._node;//注意这里的s是个对象 不是对象指针
	}
	bool operator!=(const self& s) const
	{
		return _node != s._node;
	}
};

set比较时拿到key，map比较时从pair里拿到key?

利用模板+仿函数，即下面的第三个参数

template
//传参
RBTree,MapKeyOfT> _rbt;
RBTree _rbt;

仿函数的使用

随笔记录：为什么需要第三个参数?

第三个参数是为了解决第二个参数带来的问题，第二个参数能让红黑树去适配key和key-value，但是因此红黑树也不知道传进来的是什么类型，也就无法进行比较，就得通过仿函数，仿函数是写在map和set里的，map和set是知道确定的类型的，再通过仿函数返回一个要比较的值即可

为什么需要第一个模板参数K？

find函数需要

typedef  typename  RBTree::iterator iterator;

必须加typename告诉编译器后面这一堆是个类型，不然编译器不知道后面的这个是静态成员还是类型

不加typename报错

C++typename的由来和用法

• delete会将对象的这块空间完全释放，但是对象里面开的空间则需要析构函数

  具体表现为delete后原属于对象的空间全部变成随机值，就算析构函数里把成员变量置空也仍然会是随机值，因为析构函数是针对对象内部开的空间不针对对象自身的这块空间，对象自身空间的释放由delete完成了

• const pair& kv;修饰的引用，意义为不能通过引用来修改kv的值

• 有些参数可以传常量时千万别用变量接收！

• map里的pair 注意K具有const属性

• map和set插入的返回值是pair，通过这个返回值既可以找到插入的元素，还可以知道插入是否成功

• map重载的[]很实用，具体实现是先插入，根据插入的返回值拿到value

  V& operator[](const K& key)
  {
  	pair ret = insert(make_pair(key,V()));
  	return (ret.first)->second;
  }
  

• 红黑树的封装从另一个角度看就是模板的应用

• 迭代器也没那么神奇，本质上也就是一个类

map和set代码汇总github

至此模拟实现STL就告一段落了

模拟实现STL代码汇总：CCLCK/CPP_STL: STL库笔记 (github.com)