C++ map底层实现原理解析
2023-07-05 12:41:18
深夜i
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C++
map
底层实现
原理
解析
C++中的STL标准库中提供了非常多的容器类型，其中map也是一个非常常见且实用的容器类型。作为一种键值对的存储方式，map底层实现原理是怎样的？本文将对map底层实现原理进行解析。
一、什么是map？
map是一种关联式容器，它通过一个键值对映射的方式来存储数据。其内部所有的元素都是按照一定顺序排列的，而且每个元素都被赋予一个唯一的键值。map中的元素是以一对一的形式存储的，即每个元素都有一个对应的键值。
二、map的底层实现原理
map内部采用了一种称为红黑树（Red-Black Tree）的数据结构来实现元素的存储。红黑树是一种自平衡的二叉查找树，它具有以下几个性质：
1.每个节点不是黑色就是红色。
2.根节点和叶子节点都是黑色。
3.红色节点的两个子节点都是黑色。
4.从任意一个节点到叶子节点的路径上，经过的黑色节点数目相同。
在map中我们可以将键值看作红黑树种的节点，值则是节点存储的数据。在插入元素时，map内部会先对键值进行比较，如果键值已经存在，则只需要更新其对应的值即可。如果键值不存在，则会插入一条新的键值对，系统会根据红黑树的性质将其插入到正确的位置，并保持树形结构依然平衡。
对于map容器内部的查找操作，其实质是在红黑树中对键值进行查找操作。由于红黑树本身的平衡特性，所以map的查找操作的时间复杂度始终为O(logN)，其中N为元素的个数。
三、总结
map是一个非常实用的关联式容器类型，其底层实现采用了红黑树数据结构。在插入元素和查找元素时，其时间复杂度始终为O(logN)。这也是map成为了C++程序员手中不可缺少的工具之一的原因。
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