面试题：vector/map/红黑树/散列表

1、vector的实现原理

vector的数据安排以及操作方式，与array非常相似。两者的唯一区别在于空间的运用的灵活性。array是静态空间，一旦配置了就不能改变；vector是动态空间，随着元素的加入，它的内部机制会自行扩充空间以容纳新元素。因此，vector的运用对于内存的合理利用与运用的灵活性有很大的帮助。

vector的实现技术，关键在于其对大小的控制以及重新配置时的数据移动效率。一旦vector的旧有空间满载，如果客户端每新增一个元素，vector的内部只是扩充一个元素的空间，实为不智。因为所谓扩充空间（不论多大），一如稍早所说，是” 配置新空间/数据移动/释还旧空间 “的大工程，时间成本很高，应该加入某种未雨绸缪的考虑。

另外，由于 vector维护的是一个连续线性空间，所以vector支持随机存取 。

注意：vector动态增加大小时，并不是在原空间之后持续新空间（因为无法保证原空间之后尚有可供配置的空间），而是以原大小的两倍另外配置一块较大的空间，然后将原内容拷贝过来，然后才开始在原内容之后构造新元素，并释放原空间。因此， 对vector的任何操作，一旦引起空间重新配置，指向原vector的所有迭代器就都失效了 。这是程序员易犯的一个错误，务需小心。

1.2、调用push_back和clear时，内部是如何具体实现的？若想将其内存释放，该如何操作？

vector的工作原理是系统预先分配一块CAPACITY大小的空间，当插入的数据超过这个空间的时候，这块空间会让某种方式扩展，但是你删除数据的时候，它却不会缩小。

vector为了防止大量分配连续内存的开销，保持一块默认的尺寸的内存，clear只是清数据了，未清内存，因为vector的capacity容量未变化，系统维护一个的默认值。

有什么方法可以释放掉vector中占用的全部内存呢?

标准的解决方法如下

template < class T >
void ClearVector( vector< T >& vt )
{
vector< T > vtTemp;
veTemp.swap( vt );
}

2、std::map用什么实现的？

map容器指的是关联数组，所谓“关联”指的是元素的值与键之间的关联，通过键来访问值。用红黑树实现的。

map的特性：所有元素根据键值自动被排序，map的所有元素都是pair，同时拥有键值（key)和实值（value）。map不允许两个元素拥有相同的键值。

3、红黑树是什么？有何特点？

红黑树是一种平衡二叉搜索树，典型的用途是实现关联数组。

红黑树是具有着色性质的二叉查找树，除了二叉查找树的要求，必须满足一下规则：

性质1. 节点是红色或黑色。

性质2. 根节点是黑色。

性质3.如果一个节点是红色，它的子节点必须是黑色。

性质4. 从任一节点到其每个叶子的所有路径都包含相同数目的黑色节点。

这些约束强制了红黑树的关键性质: 从根到叶子的最长的可能路径不多于最短的可能路径的两倍长。结果是这个树大致上是平衡的。因为操作比如插入、删除和查找某个值的最坏情况时间都要求与树的高度成比例，这个在高度上的理论上限允许红黑树在最坏情况下都是高效的，而不同于普通的二叉查找树。

4、哈希表的实现

哈希表（Hash table，也叫散列表），是根据关键码值(Key value)而直接进行访问的数据结构。也就是说，它通过把关键码值映射到表中一个位置来访问记录，以加快查找的速度。这个映射函数叫做散列函数，存放记录的数组叫做散列表。