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Day9 数据结构学习笔记（2025.04.01）

一、C++基础快速回顾

• 内存模型
  • 栈（stack）与堆（heap）分配
  • 指针与引用（左值引用、右值引用、const 引用）
• 类型系统
  • 内置类型与自定义类型
  • 构造与析构（RAII）
  • 拷贝与赋值（深拷贝/浅拷贝，共享/独占语义）
  • 移动语义（C++11）
  • 操作符重载
  • 继承与多态（虚函数、RTTI）
• 模板
  • 泛型编程基础
  • 模板函数与模板类

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二、STL（标准模板库）

STL由以下五个核心部分组成：

1. 容器（Containers）
   • 存储和管理数据结构（如数组、链表、哈希表、树等）
   • 常见限制：不能使用引用类型或函数作为元素
2. 迭代器（Iterators）
   • 提供统一方式访问容器元素
   • 本质行为类似指针（重载 *, ->, ++, -- 等）
3. 算法（Algorithms）
   • 提供常见操作如排序、查找、复制、删除等
   • 与容器无关，仅依赖迭代器
4. 函数对象与适配器
   • 如 std::less，可定制算法行为
5. 工具类与API封装
   • 如智能指针、时间、线程、文件系统等

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三、常见容器及其对应的数据结构

容器	数据结构	特点
std::array	固定大小数组	编译期大小，栈分配
std::vector	动态数组	支持随机访问，自动扩容
std::forward_list	单向链表	内存使用少，不能反向遍历
std::list	双向链表	可双向遍历，插入删除效率高
std::set/map	红黑树（有序）	元素有序，插入删除O(logn)
std::unordered_set/map	哈希表（无序）	查询效率高，O(1)平均复杂度
std::stack	栈（适配器）	LIFO，默认基于deque实现
std::queue	队列（适配器）	FIFO，默认基于deque实现
std::priority_queue	堆（适配器）	默认大顶堆
std::deque	双端队列	头尾高效插入删除
std::tuple / std::pair	异构数据结构	用于存储不同类型的多个值

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四、容器操作演示

1. 基本容器使用

std::array<int, 10> arr = {};      // 固定数组
std::vector<int> vec;              // 动态数组
std::forward_list<int> flist;      // 单向链表
std::list<int> dlist;              // 双向链表
std::set<int> s;                   // 红黑树（有序）
std::unordered_set<