算法与数据结构篇
1.C++两种map
参考回答:
3.请你说一说红黑树的性质还有左右旋转？
参考回答:
考察点：算法
1）平衡二叉树（AVL树）：
红黑树是在AVL树的基础上提出来的。
平衡二叉树又称为AVL树，是一种特殊的二叉排序树。其左右子树都是平衡二叉树，且左右子树高度之差的绝对值不超过1。
AVL树中所有结点为根的树的左右子树高度之差的绝对值不超过1。
将二叉树上结点的左子树深度减去右子树深度的值称为平衡因子BF，那么平衡二叉树上的所有结点的平衡因子只可能是-1、0和1。只要二叉树上有一个结点的平衡因子的绝对值大于1，则该二叉树就是不平衡的。
2）红黑树：
红黑树是在AVL树的基础上发展而来的。红黑树是一种二叉查找树，但在每个节点增加一个存储位表示节点的颜色，可以是红或黑（非红即黑）。通过对任何一条从根到叶子的路径上各个节点着色的方式的限制，红黑树确保没有一条路径会比其它路径长出两倍，因此，红黑树是一种弱平衡二叉树，相对于要求严格的AVL树来说，它的旋转次数少，所以对于搜索，插入，删除操作较多的情况下，通常使用红黑树。
性质：
1. 每个节点非红即黑
2. 根节点是黑的;
3. 每个叶节点（叶节点即树尾端NULL指针或NULL节点）都是黑的;
4. 如果一个节点是红色的，则它的子节点必须是黑色的。
5. 对于任意节点而言，其到叶子点树NULL指针的每条路径都包含相同数目的黑节点;
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。它可以在O(log n)时间内做查找，插入和删除，这里的n 是树中元素的数目。恢复红黑属性需要少量(O(log n))的颜色变更(这在实践中是非常快速的)并且不超过三次树旋转(对于插入是两次)。这允许插入和删除保持为 O(log n) 次，
3）红黑树较AVL树的优点：
AVL 树是高度平衡的，频繁的插入和删除，会引起频繁的rebalance，导致效率下降；红黑树不是高度平衡的，算是一种折中，插入最多两次旋转，删除最多三次旋转。
所以红黑树在查找，插入删除的性能都是O(logn)，且性能稳定，所以STL里面很多结构包括map底层实现都是使用的红黑树。
4）红黑树旋转：
旋转：红黑树的旋转是一种能保持二叉搜索树性质的搜索树局部操作。有左旋和右旋两种旋转，通过改变树中某些结点的颜色以及指针结构来保持对红黑树进行插入和删除操作后的红黑性质。
左旋：对某个结点x做左旋操作时，假设其右孩子为y而不是T.nil：以x到y的链为“支轴”进行。使y成为该子树新的根结点，x成为y的左孩子，y的左孩子成为x的右孩子。
其次，扩展到连续存储容器（queue）以及关联容器（set），都具备类似的性质。
6.请你来说一说红黑树和AVL树的定义，特点，以及二者区别？
参考回答:
平衡二叉树（AVL树）：平衡二叉树又称为AVL树，是一种特殊的二叉排序树。其左右子树都是平衡二叉树，且左右子树高度之差的绝对值不超过1。一句话表述为：以树中所有结点为根的树的左右子树高度之差的绝对值不超过1。将二叉树上结点的左子树深度减去右子树深度的值称为平衡因子BF，那么平衡二叉树上的所有结点的平衡因子只可能是-1、0和1。只要二叉树上有一个结点的平衡因子的绝对值大于1，则该二叉树就是不平衡的。
红黑树：红黑树是一种二叉查找树，但在每个节点增加一个存储位表示节点的颜色，可以是红或黑（非红即黑）。通过对任何一条从根到叶子的路径上各个节点着色的方式的限制，红黑树确保没有一条路径会比其它路径长出两倍，因此，红黑树是一种弱平衡二叉树，相对于要求严格的AVL树来说，它的旋转次数少，所以对于搜索，插入，删除操作较多的情况下，通常使用红黑树。性质：1. 每个节点非红即黑2. 根节点是黑的;3. 每个叶节点（叶节点即树尾端NULL指针或NULL节点）都是黑的;4. 如果一个节点是红色的，则它的子节点必须是黑色的。5. 对于任意节点而言，其到叶子点树NULL指针的每条路径都包含相同数目的黑节点; 区别：AVL 树是高度平衡的，频繁的插入和删除，会引起频繁的rebalance，导致效率下降；红黑树不是高度平衡的，算是一种折中，插入最多两次旋转，删除最多三次旋转。
7.请你回答一下map底层为什么用红黑树实现？
参考回答:1、红黑树：红黑树是一种二叉查找树，但在每个节点增加一个存储位表示节点的颜色，可以是红或黑（非红即黑）。通过对任何一条从根到叶子的路径上各个节点着色的方式的限制，红黑树确保没有一条路径会比其它路径长出两倍，因此，红黑树是一种弱平衡二叉树，相对于要求严格的AVL树来说，它的旋转次数少，所以对于搜索，插入，删除操作较多的情况下，通常使用红黑树。
性质：1. 每个节点非红即黑2. 根节点是黑的;3. 每个叶节点（叶节点即树尾端NULL指针或NULL节点）都是黑的;4. 如果一个节点是红色的，则它的子节点必须是黑色的。5. 对于任意节点而言，其到叶子点树NULL指针的每条路径都包含相同数目的黑节点;
2、平衡二叉树（AVL树）：红黑树是在AVL树的基础上提出来的。
平衡二叉树又称为AVL树，是一种特殊的二叉排序树。其左右子树都是平衡二叉树，且左右子树高度之差的绝对值不超过1。
AVL树中所有结点为根的树的左右子树高度之差的绝对值不超过1。
将二叉树上结点的左子树深度减去右子树深度的值称为平衡因子BF，那么平衡二叉树上的所有结点的平衡因子只可能是-1、0和1。只要二叉树上有一个结点的平衡因子的绝对值大于1，则该二叉树就是不平衡的。
3、红黑树较AVL树的优点：
AVL 树是高度平衡的，频繁的插入和删除，会引起频繁的rebalance，导致效率下降；红黑树不是高度平衡的，算是一种折中，插入最多两次旋转，删除最多三次旋转。
所以红黑树在查找，插入删除的性能都是O(logn)，且性能稳定，所以STL里面很多结构包括map底层实现都是使用的红黑树。
8.请你介绍一下B+树？
参考回答:B+是一种多路搜索树，主要为磁盘或其他直接存取辅助设备而设计的一种平衡查找树，在B+树中，每个节点的可以有多个孩子，并且按照关键字大小有序排列。所有记录节点都是按照键值的大小顺序存放在同一层的叶节点中。相比B树，其具有以下几个特点：每个节点上的指针上限为2d而不是2d+1（d为节点的出度）内节点不存储data,只存储key，叶子节点不存储指针。
9.请你说一说map和unordered_map的底层实现？
参考回答:map底层是基于红黑树实现的，因此map内部元素排列是有序的。而unordered_map底层则是基于哈希表实现的，因此其元素的排列顺序是杂乱无序的。
10.请你回答一下map和unordered_map优点和缺点？
参考回答:
对于map，其底层是基于红黑树实现的，优点如下：
1)有序性，这是map结构最大的优点，其元素的有序性在很多应用中都会简化很多的操作
2)map的查找、删除、增加等一系列操作时间复杂度稳定，都为logn
缺点如下：
1）查找、删除、增加等操作平均时间复杂度较慢，与n相关
对于unordered_map来说，其底层是一个哈希表，优点如下：
查找、删除、添加的速度快，时间复杂度为常数级O(c)
缺点如下：
因为unordered_map内部基于哈希表，以（key,value）对的形式存储，因此空间占用率高
Unordered_map的查找、删除、添加的时间复杂度不稳定，平均为O(c)，取决于哈希函数。极端情况下可能为O(n)
11.请你回答一下epoll怎么实现的？
参考回答:Linux epoll机制是通过红黑树和双向链表实现的。 首先通过epoll_create()系统调用在内核中创建一个eventpoll类型的句柄，其中包括红黑树根节点和双向链表头节点。然后通过epoll_ctl()系统调用，向epoll对象的红黑树结构中添加、删除、修改感兴趣的事件，返回0标识成功，返回-1表示失败。最后通过epoll_wait()系统调用判断双向链表是否为空，如果为空则阻塞。当文件描述符状态改变，fd上的回调函数被调用，该函数将fd加入到双向链表中，此时epoll_wait函数被唤醒，返回就绪好的事件。
12.请你说一说Top(K)问题？
参考回答:
1、直接全部排序（只适用于内存够的情况）当数据量较小的情况下，内存中可以容纳所有数据。则最简单也是最容易想到的方法是将数据全部排序，然后取排序后的数据中的前K个。这种方法对数据量比较敏感，当数据量较大的情况下，内存不能完全容纳全部数据，这种方法便不适应了。即使内存能够满足要求，该方法将全部数据都排序了，而题目只要求找出top K个数据，所以该方法并不十分高效，不建议使用。2、快速排序的变形 （只使用于内存够的情况）这是一个基于快速排序的变形，因为第一种方法中说到将所有元素都排序并不十分高效，只需要找出前K个最大的就行。这种方法类似于快速排序，首先选择一个划分元，将比这个划分元大的元素放到它的前面，比划分元小的元素放到它的后面，此时完成了一趟排序。如果此时这个划分元的序号index刚好等于K，那么这个划分元以及它左边的数，刚好就是前K个最大的元素；如果index > K，那么前K大的数据在index的左边，那么就继续递归的从index-1个数中进行一趟排序；如果index < K，那么再从划分元的右边继续进行排序，直到找到序号index刚好等于K为止。再将前K个数进行排序后，返回Top K个元素。这种方法就避免了对除了Top K个元素以外的数据进行排序所带来的不必要的开销。3、最小堆法这是一种局部淘汰法。先读取前K个数，建立一个最小堆。然后将剩余的所有数字依次与最小堆的堆顶进行比较，如果小于或等于堆顶数据，则继续比较下一个；否则，删除堆顶元素，并将新数据插入堆中，重新调整最小堆。当遍历完全部数据后，最小堆中的数据即为最大的K个数。4、分治法将全部数据分成N份，前提是每份的数据都可以读到内存中进行处理，找到每份数据中最大的K个数。此时剩下N*K个数据，如果内存不能容纳N*K个数据，则再继续分治处理，分成M份，找出每份数据中最大的K个数，如果M*K个数仍然不能读到内存中，则继续分治处理。直到剩余的数可以读入内存中，那么可以对这些数使用快速排序的变形或者归并排序进行处理。5、Hash法如果这些数据中有很多重复的数据，可以先通过hash法，把重复的数去掉。这样如果重复率很高的话，会减少很大的内存用量，从而缩小运算空间。处理后的数据如果能够读入内存，则可以直接排序；否则可以使用分治法或者最小堆法来处理数据。
13.请说一说你理解的stack overflow，并举个简单例子导致栈溢出？
参考回答:
栈溢出概念：
栈溢出指的是程序向栈中某个变量中写入的字节数超过了这个变量本身所申请的字节数，因而导致栈中与其相邻的变量的值被改变。
栈溢出的原因：
1. 局部数组过大。当函数内部的数组过大时，有可能导致堆栈溢出。局部变量是存储在栈中的，因此这个很好理解。解决这类问题的办法有两个，一是增大栈空间,二是改用动态分配，使用堆（heap）而不是栈（stack）。
2. 递归调用层次太多。递归函数在运行时会执行压栈操作，当压栈次数太多时，也会导致堆栈溢出。
3. 指针或数组越界。这种情况最常见，例如进行字符串拷贝，或处理用户输入等等。
栈溢出例子：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char* argv[]) {
char buf[256];
strcpy(buf,argv[1]);
printf("Input:%s
",buf);
return 0;
}
上述代码中的strcpy(buf,argv[1]);这一行发生了缓冲区溢出错误，因为源缓冲区内容是用户输入的。
14.请你回答一下栈和堆的区别，以及为什么栈要快？
参考回答:
堆和栈的区别：
堆是由低地址向高地址扩展；栈是由高地址向低地址扩展
堆中的内存需要手动申请和手动释放；栈中内存是由OS自动申请和自动释放，存放着参数、局部变量等内存
堆中频繁调用malloc和free,会产生内存碎片，降低程序效率；而栈由于其先进后出的特性，不会产生内存碎片
堆的分配效率较低，而栈的分配效率较高
栈的效率高的原因：
栈是操作系统提供的数据结构，计算机底层对栈提供了一系列支持：分配专门的寄存器存储栈的地址，压栈和入栈有专门的指令执行；而堆是由C/C++函数库提供的，机制复杂，需要一些列分配内存、合并内存和释放内存的算法，因此效率较低。
https://www.cnblogs.com/King-Gentleman/p/4573712.html
15.请你回答一下Array&List， 数组和链表的区别？
参考回答:
数组的特点：
数组是将元素在内存中连续存放，由于每个元素占用内存相同，可以通过下标迅速访问数组中任何元素。数组的插入数据和删除数据效率低，插入数据时，这个位置后面的数据在内存中都要向后移。删除数据时，这个数据后面的数据都要往前移动。但数组的随机读取效率很高。因为数组是连续的，知道每一个数据的内存地址，可以直接找到给地址的数据。如果应用需要快速访问数据，很少或不插入和删除元素，就应该用数组。数组需要预留空间，在使用前要先申请占内存的大小，可能会浪费内存空间。并且数组不利于扩展，数组定义的空间不够时要重新定义数组。
链表的特点：
链表中的元素在内存中不是顺序存储的，而是通过存在元素中的指针联系到一起。比如：上一个元素有个指针指到下一个元素，以此类推，直到最后一个元素。如果要访问链表中一个元素，需要从第一个元素开始，一直找到需要的元素位置。但是增加和删除一个元素对于链表数据结构就非常简单了，只要修改元素中的指针就可以了。如果应用需要经常插入和删除元素你就需要用链表数据结构了。不指定大小，扩展方便。链表大小不用定义，数据随意增删。
各自的优缺点
数组的优点：
1. 随机访问性强
2. 查找速度快
数组的缺点:
1. 插入和删除效率低
2. 可能浪费内存
3. 内存空间要求高，必须有足够的连续内存空间。
4. 数组大小固定，不能动态拓展
链表的优点:
1. 插入删除速度快
2. 内存利用率高，不会浪费内存
3. 大小没有固定，拓展很灵活。
链表的缺点:
不能随机查找，必须从第一个开始遍历，查找效率低
https://blog.csdn.net/qq_25806863/article/details/70607204
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