• map 模拟与用法


    map 用法

    map

    map 模拟

    /*RBTree.h*/
    #pragma once
    
    #include 
    namespace sjy
    {
    	enum Color
    	{
    		RED,
    		BLACK
    	};
    
    	template <typename T>
    	struct RBTreeNode
    	{
    		RBTreeNode(const T& data = T())
    			:_left(nullptr)
    			, _right(nullptr)
    			, _parent(nullptr)
    			, _data(data)
    			, _col(RED)
    		{}
    		RBTreeNode<T>* _left;
    		RBTreeNode<T>* _right;
    		RBTreeNode<T>* _parent;
    		T _data;
    		Color _col;
    	};
    
    	template <typename T, typename Ref, typename Ptr>
    	struct __TreeIterator
    	{
    		typedef RBTreeNode<T> Node;
    		typedef __TreeIterator<T, Ref, Ptr> self;
    		__TreeIterator(Node* node)
    			:_node(node)
    		{}
    		self& operator++()
    		{
    			//node右边是nullptr, 不是header
    			if (_node->_right == nullptr)
    			{
    				Node* cur = _node;
    				Node* parent = cur->_parent;
    				while (parent != nullptr)
    				{
    					if (parent->_left == cur)
    					{
    						_node = parent;
    						break;
    					}
    					else
    					{
    						cur = parent;
    						parent = parent->_parent;
    					}
    				}
    			}
    			//node右边是一个正常节点
    			else if (_node->_right->_right != _node)
    			{
    				Node* cur = _node->_right;
    				while (cur->_left != nullptr)
    				{
    					cur = cur->_left;
    				}
    				_node = cur;
    			}
    			//node右边是header
    			else
    			{
    				_node = _node->_right;
    			}
    			return *this;
    		}
    		self& operator--()
    		{
    			//node左边是nullptr, 不是header
    			if (_node->_left == nullptr)
    			{
    				Node* cur = _node;
    				Node* parent = cur->_parent;
    
    				while (parent != nullptr)
    				{
    					if (parent->_right == cur)
    					{
    						_node = parent;
    						break;
    					}
    					else
    					{
    						cur = parent;
    						parent = parent->_parent;
    					}
    				}
    
    			}
    			//node左边是一个正常节点
    			else if (_node->_left->_left != _node)
    			{
    				Node* cur = _node->_left;
    				while (cur->_right != nullptr)
    				{
    					cur = cur->_right;
    				}
    				_node = cur;
    			}
    			//node左边是header
    			else
    			{
    				_node = _node->_left;
    			}
    			return *this;
    		}
    		Ref operator*()
    		{
    			return _node->_data;
    		}
    		Ptr operator->()
    		{
    			return &(_node->_data);
    		}
    		bool operator==(const self& other)
    		{
    			return _node == other._node;
    		}
    		bool operator!=(const self& other)
    		{
    			return _node != other._node;
    		}
    		/*成员变量*/
    		Node* _node;
    	};
    
    	template <typename K, typename T, typename KeyOfT>
    	class RBTree
    	{
    		typedef RBTreeNode<T> Node;
    	public:
    		//默认成员函数
    		RBTree()
    			:_root(nullptr)
    			, _header()
    			, _size(0)
    		{}
    		~RBTree()
    		{
    			clear();
    		}
    		//迭代器相关
    		typedef __TreeIterator<T, T&, T*> iterator;
    		typedef __TreeIterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
    		iterator begin()
    		{
    			return _header._left;
    		}
    		iterator end()
    		{
    			return &_header;
    		}
    		const_iterator begin() const
    		{
    			return _root;
    		}
    		const_iterator end() const
    		{
    			return &_header;
    		}
    		//旋转相关
    		void RotateL(Node* parent)
    		{
    			Node* cur = parent->_right;
    			Node* grandparent = parent->_parent;
    			/*修改链接关系*/
    			//grandparent
    			if (parent == _root)
    			{
    				_root = cur;
    			}
    			else
    			{
    				if (grandparent->_left == parent)
    				{
    					grandparent->_left = cur;
    				}
    				else
    				{
    					grandparent->_right = cur;
    				}
    			}
    			//cur左子树头节点
    			if (cur->_left != nullptr)
    			{
    				cur->_left->_parent = parent;
    			}
    			//parent
    			parent->_parent = cur;
    			parent->_right = cur->_left;
    			//cur
    			cur->_left = parent;
    			cur->_parent = grandparent;
    		}
    		void RotateR(Node* parent)
    		{
    			Node* cur = parent->_left;
    			Node* grandparent = parent->_parent;
    			/*修改链接关系*/
    			//grandparent
    			if (parent == _root)
    			{
    				_root = cur;
    			}
    			else
    			{
    				if (grandparent->_left == parent)
    				{
    					grandparent->_left = cur;
    				}
    				else
    				{
    					grandparent->_right = cur;
    				}
    			}
    			//cur右子树头节点
    			if (cur->_right != nullptr)
    			{
    				cur->_right->_parent = parent;
    			}
    			//parent
    			parent->_parent = cur;
    			parent->_left = cur->_right;
    			//cur
    			cur->_parent = grandparent;
    			cur->_right = parent;
    		}
    		void RotateLR(Node* parent)
    		{
    			Node* cur = parent->_left;
    			RotateL(cur);
    			RotateR(parent);
    		}
    		void RotateRL(Node* parent)
    		{
    			Node* cur = parent->_right;
    			RotateR(cur);
    			RotateL(parent);
    		}
    		//插入
    		pair<iterator, bool> Insert(const T& data)
    		{
    			HeaderFadeAway();
    			if (_root == nullptr)
    			{
    				_root = new Node(data);
    				_root->_col = BLACK;
    				_size++;
    				HeaderComeBack();
    				return make_pair(_root, true);
    			}
    			Node* cur = _root;
    			Node* parent = nullptr;
    			KeyOfT kot;
    			while (cur != nullptr)
    			{
    				if (kot(data) < kot(cur->_data))
    				{
    					parent = cur;
    					cur = cur->_left;
    				}
    				else if (kot(data) > kot(cur->_data))
    				{
    					parent = cur;
    					cur = cur->_right;
    				}
    				else
    				{
    					HeaderComeBack();
    					return make_pair(cur, false);
    				}
    			}
    			Node* newnode = new Node(data);
    			cur = newnode;
    			if (kot(data) < kot(parent->_data))
    			{
    				newnode->_parent = parent;
    				parent->_left = newnode;
    			}
    			else if (kot(data) > kot(parent->_data))
    			{
    				newnode->_parent = parent;
    				parent->_right = newnode;
    			}
    
    			while (parent != nullptr)
    			{
    				Node* grandparent = parent->_parent;
    				if (grandparent == nullptr)
    				{
    					parent->_col = BLACK;
    					_root = parent;
    					break;
    				}
    				else if (parent->_col == BLACK)
    				{
    					break;
    				}
    				else if (parent->_col == RED)
    				{
    					if (grandparent->_left == parent && grandparent->_right == nullptr)  // 1
    					{
    						if (parent->_left == cur)
    						{
    							RotateR(grandparent);
    							parent->_col = RED;
    							grandparent->_col = BLACK;
    							cur->_col = BLACK;
    
    							cur = parent;
    							parent = parent->_parent;
    						}
    						else
    						{
    							RotateLR(grandparent);
    							cur->_col = RED;
    							grandparent->_col = BLACK;
    							parent->_col = BLACK;
    
    							parent = cur->_parent;
    						}
    					}
    					else if (grandparent->_right == parent && grandparent->_left == nullptr) // 1
    					{
    						if (parent->_left == cur)
    						{
    							RotateRL(grandparent);
    							cur->_col = RED;
    							grandparent->_col = BLACK;
    							parent->_col = BLACK;
    
    							parent = cur->_parent;
    						}
    						else
    						{
    							RotateL(grandparent);
    							parent->_col = RED;
    							grandparent->_col = BLACK;
    							cur->_col = BLACK;
    
    							cur = parent;
    							parent = parent->_parent;
    						}
    					}
    					else if (grandparent->_left->_col == RED && grandparent->_right->_col == RED)  // 1 
    					{
    						grandparent->_col = RED;
    						grandparent->_left->_col = BLACK;
    						grandparent->_right->_col = BLACK;
    
    						cur = grandparent;
    						parent = grandparent->_parent;
    					}
    					else if (grandparent->_left == parent && grandparent->_right->_col == BLACK)
    					{
    						if (parent->_left == cur)
    						{
    							RotateR(grandparent);
    							parent->_col = BLACK;
    							grandparent->_col = RED;
    						}
    						else
    						{
    							RotateLR(grandparent);
    							cur->_col = BLACK;
    							grandparent->_col = RED;
    						}
    						break;
    					}
    					else if (grandparent->_right == parent && grandparent->_left->_col == BLACK)
    					{
    						if (parent->_left == cur)
    						{
    							RotateRL(grandparent);
    							cur->_col = BLACK;
    							grandparent->_col = RED;
    						}
    						else
    						{
    							RotateL(grandparent);
    							parent->_col = BLACK;
    							grandparent->_col = RED;
    						}
    						break;
    					}
    				}
    			}
    			if (_root->_col == RED)
    			{
    				_root->_col = BLACK;
    			}
    			_size++;
    			HeaderComeBack();
    			return make_pair(newnode, true);
    		}
    		//Header在插入前后的变化
    		void HeaderFadeAway()
    		{
    			if (_header._left != nullptr)
    			{
    				(_header._left)->_left = nullptr;
    			}
    			if (_header._right != nullptr)
    			{
    				(_header._right)->_right = nullptr;
    			}
    			_header._left = nullptr;
    			_header._right = nullptr;
    		}
    		void HeaderComeBack()
    		{
    			if (_root == nullptr)
    			{
    				_header._left = nullptr;
    				_header._right = nullptr;
    			}
    			else
    			{
    				Node* leftmin = _root;
    				Node* rightmax = _root;
    				while (leftmin->_left != nullptr)
    				{
    					leftmin = leftmin->_left;
    				}
    				while (rightmax->_right != nullptr)
    				{
    					rightmax = rightmax->_right;
    				}
    				_header._left = leftmin;
    				_header._right = rightmax;
    				leftmin->_left = &_header;
    				rightmax->_right = &_header;
    			}
    		}
    		//查找
    		iterator Find(const K& key)
    		{
    			if (empty())
    			{
    				return end();
    			}
    			else
    			{
    				KeyOfT kot;
    				Node* cur = _root;
    				while (cur != nullptr && cur != &_header)
    				{
    					if (kot(cur->_data) == key)
    					{
    						return cur;
    					}
    					else if (kot(cur->_data) > key)
    					{
    						cur = cur->_left;
    					}
    					else if (kot(cur->_data) < key)
    					{
    						cur = cur->_right;
    					}
    				}
    				return end();
    			}
    		}
    		//其他
    		size_t size() const
    		{
    			return _size;
    		}
    		bool empty() const
    		{
    			return _size == 0;
    		}
    		void clear()
    		{
    			_clear(_root);
    		}
    	private:
    		void _clear(Node* root)
    		{
    			if (root == nullptr || root == &_header)
    			{
    				return;
    			}
    			_clear(root->_left);
    			_clear(root->_right);
    			delete root;
    			_size--;
    			_root = nullptr;
    			_header._left = _header._right = nullptr;
    		}
    		Node* _root;
    		Node _header;
    		size_t _size;
    	};
    }
    
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    /*MyMap.h*/
    #pragma once
    #include "RBTree.h"
    
    namespace sjy
    {
    	template <typename K, typename V>
    	class map
    	{
    		struct MapKeyOfT
    		{
    			const K& operator()(const pair<K, V>& kv)
    			{
    				return kv.first;
    			}
    		};
    	public:
    		//迭代器相关
    		typename typedef RBTree<K, pair<K, V>, MapKeyOfT>::iterator iterator;
    		typename typedef RBTree<K, pair<K, V>, MapKeyOfT>::const_iterator const_iterator;
    		iterator begin()
    		{
    			return _tree.begin();
    		}
    		iterator end()
    		{
    			return _tree.end();
    		}
    		const_iterator begin() const
    		{
    			return _tree.begin();
    		}
    		const_iterator end() const
    		{
    			return _tree.end();
    		}
    		//插入
    		pair<iterator, bool> Insert(const pair<K, V>& kv)
    		{
    			return _tree.Insert(kv);
    		}
    		//查找
    		iterator Find(const K& key)
    		{
    			return _tree.Find(key);
    		}
    		//其他
    		size_t size() const
    		{
    			return _tree.size();
    		}
    		bool empty() const
    		{
    			return _tree.empty();
    		}
    		void clear()
    		{
    			_tree.clear();
    		}
    		//Map专属
    		V& operator[](const K& key)
    		{
    			iterator it = Find(key);
    			if (it == end())
    			{
    				return (*(Insert(make_pair(key, V())).first)).second;
    			}
    			else
    			{
    				return (*it).second;
    			}
    		}
    	private:
    		RBTree<K, pair<K, V>, MapKeyOfT> _tree;
    	};
    }
    
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