【C++】：STL详解 —— 红黑树封装map和set

自由的羽毛 · 2025-3-10 23:39:50

目次

红黑树的源代码
正向迭代器的代码
反向迭代器的代码
set的模拟实现
map的模拟实现

红黑树的源代码

#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;
// set ->key
// map ->key/value
// set ->key
// map ->key/value
enum Colour
{
RED,
BLACK
};
template<class T>
struct RBTreeNode
{
RBTreeNode<T>* _left;
RBTreeNode<T>* _right;
RBTreeNode<T>* _parent;
T _data;
Colour _col;
RBTreeNode(const T& data)
:_left(nullptr)
, _right(nullptr)
, _parent(nullptr)
, _data(data)
, _col(RED)
{}
};
// 红黑树正向迭代器模板
// 模板参数:
// T - 结点数据类型
// Ref - 数据的引用类型
// Ptr - 数据的指针类型
template<class T, class Ref, class Ptr>
struct __TreeIterator
{
typedef RBTreeNode<T> Node; // 红黑树结点类型
typedef __TreeIterator<T, Ref, Ptr> Self; // 迭代器自身类型
Node* _node; // 当前迭代器持有的结点指针
// 构造函数
// 参数:
// node - 需要包装的结点指针
__TreeIterator(Node* node)
: _node(node) // 初始化持有的结点指针
{}
// 解引用操作符（获取数据引用）
Ref operator*()
{
return _node->_data; // 返回结点存储数据的引用
}
// 箭头操作符（获取数据指针）
Ptr operator->()
{
return &_node->_data; // 返回指向结点数据的指针
}
// 不等比较操作符
// 参数:
// s - 要比较的迭代器
// 返回值: 两个迭代器是否指向不同结点
bool operator!=(const Self& s) const
{
return _node != s._node; // 直接比较结点指针
}
// 相等比较操作符
// 参数:
// s - 要比较的迭代器
// 返回值: 两个迭代器是否指向相同结点
bool operator==(const Self& s) const
{
return _node == s._node; // 直接比较结点指针
}
// 前置自增操作符（中序遍历顺序的下一个结点）
Self operator++()
{
if (_node->_right) // 当前结点存在右子树
{
// 寻找右子树的最左结点（右子树中的最小结点）
Node* left = _node->_right;
while (left->_left)
{
left = left->_left;
}
_node = left;
}
else // 当前结点没有右子树
{
// 向上寻找第一个不是右孩子的祖先结点
Node* cur = _node;
Node* parent = cur->_parent;
// 沿着父指针向上查找，直到当前结点是父结点的左孩子
while (parent && cur == parent->_right)
{
cur = parent;
parent = parent->_parent;
}
_node = parent; // 最终定位到的父结点即为后继
}
return *this;
}
// 前置自减操作符（中序遍历顺序的前一个结点）
Self operator--()
{
if (_node->_left) // 当前结点存在左子树
{
// 寻找左子树的最右结点（左子树中的最大结点）
Node* right = _node->_left;
while (right->_right)
{
right = right->_right;
}
_node = right;
}
else // 当前结点没有左子树
{
// 向上寻找第一个不是左孩子的祖先结点
Node* cur = _node;
Node* parent = cur->_parent;
// 沿着父指针向上查找，直到当前结点是父结点的右孩子
while (parent && cur == parent->_left)
{
cur = parent;
parent = parent->_parent;
}
_node = parent; // 最终定位到的父结点即为前驱
}
return *this;
}
};
//反向迭代器---迭代器适配器
template<class Iterator>
struct ReverseIterator
{
typedef ReverseIterator<Iterator> Self; //反向迭代器的类型
typedef typename Iterator::reference Ref; //结点指针的引用
typedef typename Iterator::pointer Ptr; //结点指针
Iterator _it; //反向迭代器所封装的正向迭代器
//构造函数
ReverseIterator(Iterator it)
:_it(it) //根据所给正向迭代器构造一个反向迭代器
{}
Ref operator*()
{
return *_it; //通过调用正向迭代器的operator*返回结点数据的引用
}
Ptr operator->()
{
return _it.operator->(); //通过调用正向迭代器的operator->返回结点数据的指针
}
//前置++
Self& operator++()
{
--_it; //调用正向迭代器的前置--
return *this;
}
//前置--
Self& operator--()
{
++_it; //调用正向迭代器的前置++
return *this;
}
bool operator!=(const Self& s) const
{
return _it != s._it; //调用正向迭代器的operator!=
}
bool operator==(const Self& s) const
{
return _it == s._it; //调用正向迭代器的operator==
}
};
// set->RBTree<K, K, SetKeyOfT> _t;
// map->RBTree<K, pair<const K, T>, MapKeyOfT> _t;
template<class K, class T, class KeyOfT>
class RBTree
{
typedef RBTreeNode<T> Node;
public:
typedef __TreeIterator<T, T&, T*> iterator; //正向迭代器
typedef __TreeIterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
typedef ReverseIterator<iterator> reverse_iterator; //反向迭代器
typedef ReverseIterator<const_iterator> const_reverse_iterator;
iterator begin()
{
Node* cur = _root;
while (cur && cur->_left)
{
cur = cur->_left;
}
return iterator(cur);
}
iterator end()
{
return iterator(nullptr);
}
const_iterator begin() const
{
Node* cur = _root;
while (cur && cur->_left)
{
cur = cur->_left;
}
return const_iterator(cur);
}
const_iterator end() const
{
return const_iterator(nullptr);
}
reverse_iterator rbegin()
{
//寻找最右结点
Node* right = _root;
while (right && right->_right)
{
right = right->_right;
}
//返回最右结点的反向迭代器
return reverse_iterator(iterator(right));
}
reverse_iterator rend()
{
//返回由nullptr构造得到的反向迭代器（不严谨）
return reverse_iterator(iterator(nullptr));
}
const_reverse_iterator rbegin() const
{
//寻找最右结点
Node* right = _root;
while (right && right->_right)
{
right = right->_right;
}
//返回最右结点的反向迭代器
return const_reverse_iterator(const_iterator(right));
}
const_reverse_iterator rend() const
{
//返回由nullptr构造得到的反向迭代器（不严谨）
return const_reverse_iterator(const_iterator(nullptr));
}
//构造函数
RBTree()
:_root(nullptr)
{}
//拷贝构造
RBTree(const RBTree<K, T, KeyOfT>& t)
{
_root = _Copy(t._root, nullptr);
}
//赋值运算符重载（现代写法）
RBTree<K, T, KeyOfT>& operator=(RBTree<K, T, KeyOfT> t)
{
swap(_root, t._root);
return *this; //支持连续赋值
}
//析构函数
~RBTree()
{
_Destroy(_root);
_root = nullptr;
}
size_t Size()
{
return _Size(_root);
}
bool Empty() const
{
return _root == nullptr;
}
void Clear()
{
_Destroy(_root);
_root = nullptr;
}
void Swap(Node& other)
{
std::swap(_root, other._root);
}
//pair<iterator, bool> Insert(const T& data)
pair<Node*, bool> Insert(const T& data)
{
if (_root == nullptr)
{
_root = new Node(data);
_root->_col = BLACK;
return make_pair(_root, true);
}
Node* parent = nullptr;
Node* cur = _root;
KeyOfT kot;
while (cur)
{
if (kot(cur->_data) < kot(data))
{
parent = cur;
cur = cur->_right;
}
else if (kot(cur->_data) > kot(data))
{
parent = cur;
cur = cur->_left;
}
else
{
return make_pair(cur, false);
}
}
// 新增节点给红色
cur = new Node(data);
Node* newnode = cur;
cur->_col = RED;
if (kot(parent->_data) < kot(data))
{
parent->_right = cur;
cur->_parent = parent;
}
else
{
parent->_left = cur;
cur->_parent = parent;
}
while (parent && parent->_col == RED)
{
Node* grandfather = parent->_parent;
if (parent == grandfather->_left)
{
// g
// p u
// c
Node* uncle = grandfather->_right;
if (uncle && uncle->_col == RED)
{
// 变色
parent->_col = uncle->_col = BLACK;
grandfather->_col = RED;
// 继续往上更新处理
cur = grandfather;
parent = cur->_parent;
}
else
{
if (cur == parent->_left)
{
// 单旋
// g
// p
// c
RotateR(grandfather);
parent->_col = BLACK;
grandfather->_col = RED;
}
else
{
// 双旋
// g
// p
// c
RotateL(parent);
RotateR(grandfather);
cur->_col = BLACK;
grandfather->_col = RED;
}
break;
}
}
else // parent == grandfather->_right
{
// g
// u p
// c
//
Node* uncle = grandfather->_left;
if (uncle && uncle->_col == RED)
{
// 变色
parent->_col = uncle->_col = BLACK;
grandfather->_col = RED;
// 继续往上处理
cur = grandfather;
parent = cur->_parent;
}
else
{
if (cur == parent->_right)
{
RotateL(grandfather);
parent->_col = BLACK;
grandfather->_col = RED;
}
else
{
// g
// u p
// c
//
RotateR(parent);
RotateL(grandfather);
cur->_col = BLACK;
grandfather->_col = RED;
}
break;
}
}
}
_root->_col = BLACK;
return make_pair(newnode, true);
}
//删除函数
bool Erase(const K& key)
{
KeyOfT kot;
//用于遍历二叉树
Node* parent = nullptr;
Node* cur = _root;
//用于标记实际的待删除结点及其父结点
Node* delParentPos = nullptr;
Node* delPos = nullptr;
while (cur)
{
if (key < kot(cur->_data)) //所给key值小于当前结点的key值
{
//往该结点的左子树走
parent = cur;
cur = cur->_left;
}
else if (key > kot(cur->_data)) //所给key值大于当前结点的key值
{
//往该结点的右子树走
parent = cur;
cur = cur->_right;
}
else //找到了待删除结点
{
if (cur->_left == nullptr) //待删除结点的左子树为空
{
if (cur == _root) //待删除结点是根结点
{
_root = _root->_right; //让根结点的右子树作为新的根结点
if (_root)
{
_root->_parent = nullptr;
_root->_col = BLACK; //根结点为黑色
}
delete cur; //删除原根结点
return true;
}
else
{
delParentPos = parent; //标记实际删除结点的父结点
delPos = cur; //标记实际删除的结点
}
break; //进行红黑树的调整以及结点的实际删除
}
else if (cur->_right == nullptr) //待删除结点的右子树为空
{
if (cur == _root) //待删除结点是根结点
{
_root = _root->_left; //让根结点的左子树作为新的根结点
if (_root)
{
_root->_parent = nullptr;
_root->_col = BLACK; //根结点为黑色
}
delete cur; //删除原根结点
return true;
}
else
{
delParentPos = parent; //标记实际删除结点的父结点
delPos = cur; //标记实际删除的结点
}
break; //进行红黑树的调整以及结点的实际删除
}
else //待删除结点的左右子树均不为空
{
//替换法删除
//寻找待删除结点右子树当中key值最小的结点作为实际删除结点
Node* minParent = cur;
Node* minRight = cur->_right;
while (minRight->_left)
{
minParent = minRight;
minRight = minRight->_left;
}
cur->_data = minRight->_data; //将待删除结点的_data改为minRight的_data
delParentPos = minParent; //标记实际删除结点的父结点
delPos = minRight; //标记实际删除的结点
break; //进行红黑树的调整以及结点的实际删除
}
}
}
if (delPos == nullptr) //delPos没有被修改过，说明没有找到待删除结点
{
return false;
}
//记录待删除结点及其父结点（用于后续实际删除）
Node* del = delPos;
Node* delP = delParentPos;
//调整红黑树
if (delPos->_col == BLACK) //删除的是黑色结点
{
if (delPos->_left) //待删除结点有一个红色的左孩子（不可能是黑色）
{
delPos->_left->_col = BLACK; //将这个红色的左孩子变黑即可
}
else if (delPos->_right) //待删除结点有一个红色的右孩子（不可能是黑色）
{
delPos->_right->_col = BLACK; //将这个红色的右孩子变黑即可
}
else //待删除结点的左右均为空
{
while (delPos != _root) //可能一直调整到根结点
{
if (delPos == delParentPos->_left) //待删除结点是其父结点的左孩子
{
Node* brother = delParentPos->_right; //兄弟结点是其父结点的右孩子
//情况一：brother为红色
if (brother->_col == RED)
{
delParentPos->_col = RED;
brother->_col = BLACK;
RotateL(delParentPos);
//需要继续处理
brother = delParentPos->_right; //更新brother（否则在本循环中执行其他情况的代码会出错）
}
//情况二：brother为黑色，且其左右孩子都是黑色结点或为空
if (((brother->_left == nullptr) || (brother->_left->_col == BLACK))
&& ((brother->_right == nullptr) || (brother->_right->_col == BLACK)))
{
brother->_col = RED;
if (delParentPos->_col == RED)
{
delParentPos->_col = BLACK;
break;
}
//需要继续处理
delPos = delParentPos;
delParentPos = delPos->_parent;
}
else
{
//情况三：brother为黑色，且其左孩子是红色结点，右孩子是黑色结点或为空
if ((brother->_right == nullptr) || (brother->_right->_col == BLACK))
{
brother->_left->_col = BLACK;
brother->_col = RED;
RotateR(brother);
//需要继续处理
brother = delParentPos->_right; //更新brother（否则执行下面情况四的代码会出错）
}
//情况四：brother为黑色，且其右孩子是红色结点
brother->_col = delParentPos->_col;
delParentPos->_col = BLACK;
brother->_right->_col = BLACK;
RotateL(delParentPos);
break; //情况四执行完毕后调整一定结束
}
}
else //delPos == delParentPos->_right //待删除结点是其父结点的左孩子
{
Node* brother = delParentPos->_left; //兄弟结点是其父结点的左孩子
//情况一：brother为红色
if (brother->_col == RED) //brother为红色
{
delParentPos->_col = RED;
brother->_col = BLACK;
RotateR(delParentPos);
//需要继续处理
brother = delParentPos->_left; //更新brother（否则在本循环中执行其他情况的代码会出错）
}
//情况二：brother为黑色，且其左右孩子都是黑色结点或为空
if (((brother->_left == nullptr) || (brother->_left->_col == BLACK))
&& ((brother->_right == nullptr) || (brother->_right->_col == BLACK)))
{
brother->_col = RED;
if (delParentPos->_col == RED)
{
delParentPos->_col = BLACK;
break;
}
//需要继续处理
delPos = delParentPos;
delParentPos = delPos->_parent;
}
else
{
//情况三：brother为黑色，且其右孩子是红色结点，左孩子是黑色结点或为空
if ((brother->_left == nullptr) || (brother->_left->_col == BLACK))
{
brother->_right->_col = BLACK;
brother->_col = RED;
RotateL(brother);
//需要继续处理
brother = delParentPos->_left; //更新brother（否则执行下面情况四的代码会出错）
}
//情况四：brother为黑色，且其左孩子是红色结点
brother->_col = delParentPos->_col;
delParentPos->_col = BLACK;
brother->_left->_col = BLACK;
RotateR(delParentPos);
break; //情况四执行完毕后调整一定结束
}
}
}
}
}
//进行实际删除
if (del->_left == nullptr) //实际删除结点的左子树为空
{
if (del == delP->_left) //实际删除结点是其父结点的左孩子
{
delP->_left = del->_right;
if (del->_right)
del->_right->_parent = delP;
}
else //实际删除结点是其父结点的右孩子
{
delP->_right = del->_right;
if (del->_right)
del->_right->_parent = delP;
}
}
else //实际删除结点的右子树为空
{
if (del == delP->_left) //实际删除结点是其父结点的左孩子
{
delP->_left = del->_left;
if (del->_left)
del->_left->_parent = delP;
}
else //实际删除结点是其父结点的右孩子
{
delP->_right = del->_left;
if (del->_left)
del->_left->_parent = delP;
}
}
delete del; //实际删除结点
return true;
}
//查找函数
const_iterator Find(const K& key) const
{
KeyOfT kot;
Node* cur = _root;
while (cur)
{
if (key < kot(cur->_data)) //key值小于该结点的值
{
cur = cur->_left; //在该结点的左子树当中查找
}
else if (key > kot(cur->_data)) //key值大于该结点的值
{
cur = cur->_right; //在该结点的右子树当中查找
}
else //找到了目标结点
{
return const_iterator(cur); //返回该结点
}
}
return end(); //查找失败
}
void InOrder()
{
_InOrder(_root);
cout << endl;
}
// 根节点->当前节点这条路径的黑色节点的数量
bool Check(Node* root, int blacknum, const int refVal)
{
if (root == nullptr)
{
//cout << balcknum << endl;
if (blacknum != refVal)
{
cout << "存在黑色节点数量不相等的路径" << endl;
return false;
}
return true;
}
if (root->_col == RED && root->_parent->_col == RED)
{
cout << "有连续的红色节点" << endl;
return false;
}
if (root->_col == BLACK)
{
++blacknum;
}
return Check(root->_left, blacknum, refVal)
&& Check(root->_right, blacknum, refVal);
}
bool IsBalance()
{
if (_root == nullptr)
return true;
if (_root->_col == RED)
return false;
//参考值
int refVal = 0;
Node* cur = _root;
while (cur)
{
if (cur->_col == BLACK)
{
++refVal;
}
cur = cur->_left;
}
int blacknum = 0;
return Check(_root, blacknum, refVal);
}
int Height()
{
return _Height(_root);
}
private:
size_t _Size(Node* root)
{
if (root == NULL)
return 0;
return _Size(root->_left)
+ _Size(root->_right) + 1;
}
int _Height(Node* root)
{
if (root == nullptr)
return 0;
int leftHeight = _Height(root->_left);
int rightHeight = _Height(root->_right);
return leftHeight > rightHeight ? leftHeight + 1 : rightHeight + 1;
}
void _InOrder(Node* root)
{
if (root == nullptr)
return;
_InOrder(root->_left);
cout << root->_kv.first << " ";
_InOrder(root->_right);
}
//拷贝树
Node* _Copy(Node* root, Node* parent)
{
if (root == nullptr)
{
return nullptr;
}
Node* copyNode = new Node(root->_data);
copyNode->_parent = parent;
copyNode->_left = _Copy(root->_left, copyNode);
copyNode->_right = _Copy(root->_right, copyNode);
return copyNode;
}
//析构函数子函数
void _Destroy(Node* root)
{
if (root == nullptr)
{
return;
}
_Destroy(root->_left);
_Destroy(root->_right);
delete root;
}
//左单旋
void RotateL(Node* parent)
{
Node* subR = parent->_right;
Node* subRL = subR->_left;
Node* parentParent = parent->_parent;
//建立subRL与parent之间的联系
parent->_right = subRL;
if (subRL)
subRL->_parent = parent;
//建立parent与subR之间的联系
subR->_left = parent;
parent->_parent = subR;
//建立subR与parentParent之间的联系
if (parentParent == nullptr)
{
_root = subR;
_root->_parent = nullptr;
}
else
{
if (parent == parentParent->_left)
{
parentParent->_left = subR;
}
else
{
parentParent->_right = subR;
}
subR->_parent = parentParent;
}
}
//右单旋
void RotateR(Node* parent)
{
Node* subL = parent->_left;
Node* subLR = subL->_right;
Node* parentParent = parent->_parent;
//建立subLR与parent之间的联系
parent->_left = subLR;
if (subLR)
subLR->_parent = parent;
//建立parent与subL之间的联系
subL->_right = parent;
parent->_parent = subL;
//建立subL与parentParent之间的联系
if (parentParent == nullptr)
{
_root = subL;
_root->_parent = nullptr;
}
else
{
if (parent == parentParent->_left)
{
parentParent->_left = subL;
}
else
{
parentParent->_right = subL;
}
subL->_parent = parentParent;
}
}
//左右双旋
void RotateLR(Node* parent)
{
RotateL(parent->_left);
RotateR(parent);
}
//右左双旋
void RotateRL(Node* parent)
{
RotateR(parent->_right);
RotateL(parent);
}
Node* _root; //红黑树的根结点
};

复制代码

正向迭代器的代码

// 红黑树正向迭代器模板
// 模板参数:
// T - 结点数据类型
// Ref - 数据的引用类型
// Ptr - 数据的指针类型
template<class T, class Ref, class Ptr>
struct __TreeIterator
{
typedef Ref reference; // 数据引用类型定义
typedef Ptr pointer; // 数据指针类型定义
typedef RBTreeNode<T> Node; // 红黑树结点类型
typedef __TreeIterator<T, Ref, Ptr> Self; // 迭代器自身类型
Node* _node; // 当前迭代器持有的结点指针
// 构造函数
// 参数:
// node - 需要包装的结点指针
__TreeIterator(Node* node)
: _node(node) // 初始化持有的结点指针
{}
// 解引用操作符（获取数据引用）
Ref operator*()
{
return _node->_data; // 返回结点存储数据的引用
}
// 箭头操作符（获取数据指针）
Ptr operator->()
{
return &_node->_data; // 返回指向结点数据的指针
}
// 不等比较操作符
// 参数:
// s - 要比较的迭代器
// 返回值: 两个迭代器是否指向不同结点
bool operator!=(const Self& s) const
{
return _node != s._node; // 直接比较结点指针
}
// 相等比较操作符
// 参数:
// s - 要比较的迭代器
// 返回值: 两个迭代器是否指向相同结点
bool operator==(const Self& s) const
{
return _node == s._node; // 直接比较结点指针
}
// 前置自增操作符（中序遍历顺序的下一个结点）
Self operator++()
{
if (_node->_right) // 当前结点存在右子树
{
// 寻找右子树的最左结点（右子树中的最小结点）
Node* left = _node->_right;
while (left->_left)
{
left = left->_left;
}
_node = left;
}
else // 当前结点没有右子树
{
// 向上寻找第一个不是右孩子的祖先结点
Node* cur = _node;
Node* parent = cur->_parent;
// 沿着父指针向上查找，直到当前结点是父结点的左孩子
while (parent && cur == parent->_right)
{
cur = parent;
parent = parent->_parent;
}
_node = parent; // 最终定位到的父结点即为后继
}
return *this;
}
// 前置自减操作符（中序遍历顺序的前一个结点）
Self operator--()
{
if (_node->_left) // 当前结点存在左子树
{
// 寻找左子树的最右结点（左子树中的最大结点）
Node* right = _node->_left;
while (right->_right)
{
right = right->_right;
}
_node = right;
}
else // 当前结点没有左子树
{
// 向上寻找第一个不是左孩子的祖先结点
Node* cur = _node;
Node* parent = cur->_parent;
// 沿着父指针向上查找，直到当前结点是父结点的右孩子
while (parent && cur == parent->_left)
{
cur = parent;
parent = parent->_parent;
}
_node = parent; // 最终定位到的父结点即为前驱
}
return *this;
}
};

复制代码

反向迭代器的代码

//反向迭代器---迭代器适配器
template<class Iterator>
struct ReverseIterator
{
typedef ReverseIterator<Iterator> Self; //反向迭代器的类型
typedef typename Iterator::reference Ref; //结点指针的引用
typedef typename Iterator::pointer Ptr; //结点指针
Iterator _it; //反向迭代器所封装的正向迭代器
//构造函数
ReverseIterator(Iterator it)
:_it(it) //根据所给正向迭代器构造一个反向迭代器
{}
Ref operator*()
{
return *_it; //通过调用正向迭代器的operator*返回结点数据的引用
}
Ptr operator->()
{
return _it.operator->(); //通过调用正向迭代器的operator->返回结点数据的指针
}
//前置++
Self& operator++()
{
--_it; //调用正向迭代器的前置--
return *this;
}
//前置--
Self& operator--()
{
++_it; //调用正向迭代器的前置++
return *this;
}
bool operator!=(const Self& s) const
{
return _it != s._it; //调用正向迭代器的operator!=
}
bool operator==(const Self& s) const
{
return _it == s._it; //调用正向迭代器的operator==
}
};

复制代码

set的模拟实现

成员函数功能insert插入指定元素erase删除指定元素find查找指定元素size获取容器中元素的个数empty判定容器是否为空clear清空容器swap交换两个容器中的数据count获取容器中指定元素值的元素个数

#pragma once
#include"RBTree.h"
namespace wh
{
template<class K>
class set
{
public:
struct SetKeyOfT
{
const K& operator()(const K& key)
{
return key;
}
};
typedef typename RBTree<K, K, SetKeyOfT>::iterator iterator; //正向迭代器
typedef typename RBTree<K, K, SetKeyOfT>::const_iterator const_iterator;
typedef typename RBTree<K, K, SetKeyOfT>::reverse_iterator reverse_iterator; //反向迭代器
typedef typename RBTree<K, K, SetKeyOfT>::const_reverse_iterator const_reverse_iterator; //反向迭代器
iterator begin()
{
return _t.begin();
}
iterator end()
{
return _t.end();
}
const_iterator begin() const
{
return _t.begin();
}
const_iterator end() const
{
return _t.end();
}
// 获取反向起始迭代器（指向最后一个元素）
reverse_iterator rbegin()
{
return _t.rbegin();
}
// 获取反向结束迭代器（指向起始哨兵节点）
reverse_iterator rend()
{
return _t.rend();
}
// 获取反向起始迭代器（指向最后一个元素）
const_reverse_iterator rbegin() const
{
return _t.rbegin();
}
// 获取反向结束迭代器（指向起始哨兵节点）
const_reverse_iterator rend() const
{
return _t.rend();
}
pair<iterator, bool> insert(const K& key)
{
return _t.Insert(key);
}
// 删除函数
void erase(const K& key)
{
_t.Erase(key);
}
// 查找函数
const_iterator find(const K& key) const
{
return _t.Find(key);
}
// 获取容器中元素的个数
size_t size()
{
return _t.Size();
}
// 获取容器中指定元素值的元素个数
size_t count(const K& key) const
{
return _t.Find(key) != _t.end() ? 1 : 0;
}
// 判断容器是否为空
bool empty() const
{
return _t.Empty();
}
// 清空容器
void clear()
{
_t.Clear();
}
void swap(set& other)
{
_t.Swap(other._t);
}
private:
RBTree<K, K, SetKeyOfT> _t;
};
}

复制代码

map的模拟实现

接口分类接口名称作用插入操纵insert插入键值对，返回插入效果（迭代器 + 是否成功）。emplace原地构造键值对，制止暂时对象拷贝。operator[]通过键访问值（若键不存在，插入默认值并返回引用）。删除操纵erase删除指定键或迭代器范围内的键值对。clear清空全部键值对。查找与访问find查找键，返回迭代器（未找到返回 end()）。count返回键的数量（0 或 1）。contains (C++20)查抄键是否存在，返回布尔值。at安全访问值（键不存在时抛出非常）。容量查询empty查抄容器是否为空。size返回键值对数量。迭代器begin / end获取正向迭代器（按键升序）。rbegin / rend获取反向迭代器（按键降序）。

#pragma once
#include"RBTree.h"
namespace wh
{
template<class K, class V>
class map
{
public:
struct MapKeyOfT
{
const K& operator()(const pair<K, V>& kv)
{
return kv.first;
}
};
// 对类模板取内嵌类型，加typename告诉编译器这里是类型
typedef typename RBTree<K, pair<const K, V>, MapKeyOfT>::iterator iterator;
typedef typename RBTree<K, pair<const K, V>, MapKeyOfT>::const_iterator const_iterator;
typedef typename RBTree<K, pair<const K, V>, MapKeyOfT>::reverse_iterator reverse_iterator;
typedef typename RBTree<K, pair<const K, V>, MapKeyOfT>::const_reverse_iterator const_reverse_iterator;
// 获取起始迭代器（指向第一个元素）
iterator begin()
{
return _t.begin();
}
// 获取结束迭代器（指向末尾哨兵节点）
iterator end()
{
return _t.end();
}
// 获取起始迭代器（指向第一个元素）
const_iterator begin() const
{
return _t.begin();
}
// 获取结束迭代器（指向末尾哨兵节点）
const_iterator end() const
{
return _t.end();
}
// 获取反向起始迭代器（指向最后一个元素）
reverse_iterator rbegin()
{
return _t.rbegin();
}
// 获取反向结束迭代器（指向起始哨兵节点）
reverse_iterator rend()
{
return _t.rend();
}
// 获取反向起始迭代器（指向最后一个元素）
const_reverse_iterator rbegin() const
{
return _t.rbegin();
}
// 获取反向结束迭代器（指向起始哨兵节点）
const_reverse_iterator rend() const
{
return _t.rend();
}
// 插入键值对
// 参数: kv - 要插入的键值对
// 返回值: 包含迭代器和插入结果的 pair
pair<iterator, bool> insert(const pair<const K, V>& kv)
{
return _t.Insert(kv);
}
// 下标访问运算符重载
// 参数: key - 要访问的键
// 返回值: 对应值的引用（若键不存在则自动插入默认值）
V& operator[](const K& key)
{
// 尝试插入键值对（若存在则获取已存在的元素）
pair<iterator, bool> ret = insert(make_pair(key, V()));
iterator it = ret.first; // 获取迭代器
return it->second; // 返回值的引用
}
// 删除指定键的元素
// 参数: key - 要删除的键
void erase(const K& key)
{
_t.Erase(key);
}
// 查找指定键的元素
// 参数: key - 要查找的键
// 返回值: 指向元素的迭代器（若未找到则返回 end()）
iterator find(const K& key)
{
return _t.Find(key);
}
// 获取容器中元素的个数
size_t size()
{
return _t.Size();
}
// 获取容器中指定元素值的元素个数
size_t count(const K& key) const
{
return _t.Find(key) != _t.end() ? 1 : 0;
}
// 判断容器是否为空
bool empty() const
{
return _t.Empty();
}
// 清空容器
void clear()
{
_t.Clear();
}
private:
RBTree<K, pair<const K, V>, MapKeyOfT> _t;
};
}

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