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C++ STL 二叉树：实现 & 应用

2023-07-03 09:29:01 深夜i -- --

C++ STL 二叉树实现应用

C++ STL 二叉树是一种非常常见且实用的数据结构，在计算机科学和算法领域中被广泛应用。本文将简要介绍如何使用 C++ STL 实现二叉树，以及二叉树在实际应用中的一些典型场景。

C++ STL 中提供了两个类来支持二叉树的实现：std::set 和 std::map。std::set 底层实现是红黑树，而 std::map 是基于 std::set 实现的。使用这两个类，我们可以轻松地创建一个二叉树，并进行插入、删除、查找等操作。

以 std::set 为例，以下是创建一个简单二叉树的代码示例：


#include <iostream>
#include <set>
int main() {
  std::set<int> mySet;
  mySet.insert(5);
  mySet.insert(2);
  mySet.insert(8);
  mySet.insert(1);
  mySet.insert(3);
  mySet.insert(6);
  mySet.insert(9);
  for (auto iter = mySet.begin(); iter != mySet.end(); iter++) {
    std::cout << *iter << " ";
  }
  std::cout << std::endl;
  mySet.erase(8);
  for (auto iter = mySet.begin(); iter != mySet.end(); iter++) {
    std::cout << *iter << " ";
  }
  std::cout << std::endl;
  std::cout << mySet.find(5) != mySet.end() << std::endl;
  std::cout << mySet.find(8) != mySet.end() << std::endl;
  return 0;
}

在这个示例代码中，我们使用 std::set 类创建了一个二叉树，并插入了 7 个数据。我们可以使用迭代器访问树中的每个元素。我们还可以使用 erase 方法删除二叉树中的某个元素，使用 find 方法查找二叉树中是否存在某个元素。

除了上面的基本操作，二叉树还有一些实际应用场景。

一、搜索问题

二叉树的搜索特性使它成为一种重要的用于搜索的数据结构。当我们需要从一个非常大的数据集中搜索一些特定的数据时，可以使用二叉树来提高搜索效率。比如我们可以记录一些人的重要信息，如姓名、身份证号等，并使用二叉树来进行检索。

二、排序问题

二叉树还可以用来实现快速排序算法。快速排序算法的核心是分治思想，将一个大的问题分成多个小的问题来解决。我们可以将待排序的数组分成两部分，设置一个基准值，将小于基准值的数据放在左侧，将大于基准值的数据放在右侧。分别对左侧和右侧的子数组进行快速排序，重复以上过程，直到整个数组排序完成。

三、哈夫曼编码

哈夫曼编码是一种用于数据压缩的编码方式。它利用了二叉树的搜索特性，将频率最高的字符编码为短的二进制字符串，将频率较低的字符编码为长一些的二进制字符串。在使用哈夫曼编码压缩数据时，需要使用二叉树来保存编码信息。

总结：

C++ STL 二叉树是一种非常灵活、高效的数据结构，能够在很多场景中发挥重要作用。我们可以使用 std::set 和 std::map 类来快速地实现二叉树，利用二叉树的搜索特性来解决搜索问题，利用二叉树的分治特性来实现快速排序算法，也可以使用哈夫曼编码将数据压缩到极致。

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