初识 基本数据结构和stl

目录

• 基本数据结构
  • 双向链表
    • 用数组模拟链表实现
      • 双向链表初始化
      • 插入
        • 将i插入到x的左边
        • 将i插入到x的右边
      • 删除
        • 删除位置位x的元素
      • 切换
        • 从当前元素切换到下一个元素
        • 从当前元素切换到上一个元素
      • 应用——遍历
    • 其他实现方法数组和指针
  • STL--变长数组vector
    • 定义
    • 添加数据
    • 第i位数据的访问
    • 数组长度
    • 清空数组
    • 好处
  • STL--栈stack
    • 定义
    • 进栈
    • 出栈
    • 栈长度
    • 判断栈是否为空
      • 应用——左右括号匹配问题
  • STL--队列queue
    • 定义
    • 入队
    • 离队
    • 队头
    • 队列长度
    • 判断队列是否为空
  • STL--双端队列deque
    • 定义
    • 头/尾部进
    • 头/尾部出
    • 头/尾部出的前提
    • 应用
      • 单调队列的构造
      • 给定一个n个数的数列，从左到右输出每个区间长度为m的数列段的最大数
      • 1714切蛋糕
    • 技巧
  • 树
    • 二叉树
      • 数组实现方式
      • 前序遍历
      • 中序遍历
      • 应用——已知中序后序求前序
  • STL--优先队列
    • 模板
    • 在优先队列与结构体的结合
      • 模板
• 其他
  • 1e10和128M的关系
  • 重载
  • register int
  • 断环为链

基本数据结构

双向链表

用数组模拟链表实现

双向链表初始化

l[1]=r[1]=0;r[0]=1;

结点1的左边和右边都是1，结点0的右边是1，为什么结点0会存在？因为后续元素有可能插入到结点1的前面

插入

将i插入到x的左边

• x原本的左边为l[x]

• 调整后的顺序为l[x],i,x

• 想象l[x]和x有两根线牵着，现在要增加两根线，想清楚，要怎样修改，才能确保三者的练习

• l[x]是依托x的存在而存在，不如先对与l[x]相关的数据进行修改

r[l[x]]=i;l[i]=l[x];
l[x]=i;r[i]=x;

将i插入到x的右边

• 同理

l[r[x]]=i;r[i]=r[x];
r[x]=i;l[i]=x;

删除

删除位置位x的元素

• x左边元素为l[x]

• x右边元素为r[x]

• 先解决左右两边元素的的问题

  r[l[x]]=r[x];l[r[x]]=l[x];
  

切换

从当前元素切换到下一个元素

x=r[x]

从当前元素切换到上一个元素

x=l[x]

应用——遍历

cur=0
do{
   cur=r[cur];
}while(cur!=0)

其他实现方法数组和指针

STL--变长数组vector

定义

vector<数据类型> 数组名;

添加数据

数组名.push_back(数据);

第i位数据的访问

v[i];

数组长度

• v.size();
• 注意变长数组的下标也是从0开始的

清空数组

v.clear()

好处

相对于二维数组不用浪费多余的内存空间

STL--栈stack

定义

stack<数据类型> 变量名

进栈

栈名.push(x)

出栈

栈名.pop()

栈长度

栈名.size()

判断栈是否为空

栈名.empty()

应用——左右括号匹配问题

• 括号类型：()[]{}

• 解决思路：左括号进栈，右括号判断

• 特判：右括号进栈，栈长为0

• 判断：退群情况：每种右括号都遇到与自己不同类型的两种相应左括号

  ​ 入群情况：除退群情况外

• 细节：

  • 数字要一次性读完（542）（在读取字符里的while语句再内嵌一个while语句）
  • 边读入边处理

STL--队列queue

定义

queue<数据类型>队列名

入队

队列名.push(数据)

离队

队列名.pop()

队头

队列名.front()

队列长度

队列名.size()

判断队列是否为空

队列名.empty()

STL--双端队列deque

定义

deque<数据类型> 队列名

头/尾部进

队列名.push_front/back(数据)；

头/尾部出

队列名.pop_front/back()

头/尾部出的前提

• 双端队列不为空
• 不为空的情况
  1. !deque1.empty() 注：为空，返回值为0，取反为1，if才执行
  2. deque1.empty()==0 or deque1.empty()!=1
  3. deque1.empty()==false or deque1,empty()!=true

应用

单调队列的构造

• 原理：将加入的元素与队首或队尾的元素进行比较，再根据预设的单调性决定要加入的位置

给定一个n个数的数列，从左到右输出每个区间长度为m的数列段的最大数

• 方法一：一个一个区间段的进行查找，共需（n-m+1）*m次操作，坏处：空间复杂度高

• 方法二：双指针法

  头指针指向头，尾指针指向尾，先根据第一个区间段确立最大值，坏处：最大值可能有多个（需要多设一个变量来统计最大值个数，比较复杂）

• 方法三：单调队列， 先根据第一个区间创建一个单调队列，添加元素时比较头尾，长度到达m时开始去头操作

• 方法四：单调队列，单调队列存位置

  • 加入元素为x，x所对应的值为a[x]
  • 队列长度为x-dq.front()+1大于等·x-dq.front()+1
  • 队列开始去头的条件为x-dq.front()+1>m
  • 由于去头是留到最后的，不妨把最大值的坐标留到第一位，而为了实现这样的操作，在从尾巴入的时候就要入小的，而入小的，换种想法可以把前面大的踢掉（但题目要求的是大的），所以这种想法是错的，所以队列的尾巴应该入大的，把前面小的给踢掉。

#include<iostream>
#include<deque>
using namespace std;
int main()
{
	deque<int> deque1;
	int n,m;
	cin>>n>>m;
	int a[n+1];
	for(int i=0;i<n;i++)
	{
		cin>>a[i];
		
		while(!deque1.empty()&&a[deque1.back()]<=a[i])
		    	deque1.pop_back();
		deque1.push_back(i);
		
		while(deque1.empty()!=1&&i-deque1.front()+1>m)
		    deque1.pop_front();
	    //if(i-deque1.front()+1==m)	deque1.front()有可能被更新掉
		if(i>=m-1) 
		    cout<<a[deque1.front()]<<" ";	    
	}
	return 0;
}

1714切蛋糕

• max(sum[i]-sum[j]) (j属于[i-(m-1),i-1])
• 方法一是
• sum[i]-min(sum[j])(j属于[i-(m-1),i-1])

技巧

• 要求一个含减号的式子的最大值，若被减数是不变的，则原问题可转换为求减数的最小值
• 若减数随区间移动而变化，可考虑使用单调队列

树

• 定义：一种集合
• 度：一个结点的子结点数
• 叶结点：没有度的结点
• 父结点：可以往上爬的结点
• 子结点：可以往下跑的结点
• 根结点：没有父节点的结点
• 兄弟结点：与自己共用父结点的结点

二叉树

数组实现方式

• 当前结点x
• 左子节点l[x],建立l数组用来存放各个数的左结点
• 右左节点r[x],建立r数组用来存放各个数的右结点
• -1表示无该子结点
• l[l[l[l[l[x]]]]]x的左左左左结点，寻找方法：dfs()或while()

前序遍历

void dfs(int x){
     cout<<x;
     if(l[x]!=-1)dfs(l[x]);
     if(r[x]!=-1)dfs(r[x]);
}

中序遍历

void dfs(int x){
     if(l[x]!=-1)dfs(l[x]);
     cout<<x;
     if(r[x]!=-1)dfs(r[x]);
}

应用——已知中序后序求前序

• 思路：字符串存储，用后序最后一个元素去确认中序的的位置，然后对中序字符串分左右，并把中序的左子树的最右位置用到后序上（中序和后序的左子树部分在内容上（不包括顺序）是重合的）。

STL--优先队列

优先队列

  ``priority_queue<``int``,vector<``int``>,greater<``int``> >que3;``//注意“>>”会被认为错误， 
                           ``//这是右移运算符，所以这里用空格号隔开 

模板

priority_queue<int,vector<int>,greater/less<int> > pqx

在优先队列与结构体的结合

在优先队列中使用结构体的若干小结Goozy

模板

使用优先队列时，如果需要对Time中的start从小到大排序，有两种方法：

priority_queue<Time> pq;

一.在结构体外重载结构体小于运算符：

bool operator <(const Time& a,const Time& b){
 return a.start > b.start;
}  //这里以大于重载小于是因为默认情况下，优先队列是以大的作为队首，这样一反，就可以再默认情况下使得小的作为队首二.直接在结构体中重载小于运算符：

二.直接在结构体中重载小于运算符：

struct Time{  
 int start, end;  
 bool operator < (const Time& t)const{  
        return start > t.start;  
    }  //用大于号去重载小于号
   };  

其他

1e10和128M的关系

• 1MB=1024KB=1024KB*1024=1048576B=1.048576e6B
• 1int占4个字节，1e10占4e10的字节

重载

• 重新定义

register int

register 是表示使用cpu内部寄存器（寄存器是中央处理器内的组成部分。寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件）的变量，而平时的int是把变量放在内存中，存到寄存器中可以加快变量的读写速度。

断环为链

• 二倍长度
• a[i+n]=a[i]