題很多，先上題後上答案，便於大家思考

 

 

 

問題點：

1、C和C++的特點與區別？

2、C++的多型

3、虛擬函式實現

4、C和C++記憶體分配問題

5、協程

6、CGI的瞭解

7、程式間通訊方式和執行緒間通訊方式

8、TCP握手與釋放

9、http和https的區別？

10、虛擬記憶體的概念與介紹

11、單連結串列的反轉演算法

12、紅黑樹以及其查詢複雜度

13、KPM字串匹配

14、TCP超時等待、重傳以及流量控制

15、資料庫引擎

16、資料庫索引

 

1、C和C++的特點與區別？

答：（1）C語言特點：

1.作為一種程式導向的結構化語言，易於除錯和維護；

2.表現能力和處理能力極強，可以直接訪問記憶體的實體地址；

3.C語言實現了對硬體的程式設計操作，也適合於應用軟體的開發；

4.C語言還具有效率高，可移植性強等特點。

（2）C++語言特點：

1.在C語言的基礎上進行擴充和完善，使C++相容了C語言的程式導向特點，又成為了一種物件導向的程式設計語言；

2.可以使用抽象資料型別進行基於物件的程式設計；

3.可以使用多繼承、多型進行物件導向的程式設計；

4.可以擔負起以模版為特徵的泛型化程式設計。

C++與C語言的本質差別：在於C++是物件導向的，而C語言是程式導向的。或者說C++是在C語言的基礎上增加了物件導向程式設

計的新內容，是對C語言的一次更重要的改革，使得C++成為軟體開發的重要工具。

 

2、C++的多型

答：C++的多型性用一句話概括：在基類的函式前加上virtual關鍵字，在派生類中重寫該函式，執行時將會根據物件的實際型別來

呼叫相應的函式。如果物件型別是派生類，就呼叫派生類的函式；如果物件型別是基類，就呼叫基類的函式。

1）：用virtual關鍵字申明的函式叫做虛擬函式，虛擬函式肯定是類的成員函式；

2）：存在虛擬函式的類都有一個一維的虛擬函式表叫做虛表，類的物件有一個指向虛表開始的虛指標。虛表是和類對應的，虛表指標是

和物件對應的；

3）：多型性是一個介面多種實現，是物件導向的核心，分為類的多型性和函式的多型性。；

4）：多型用虛擬函式來實現，結合動態繫結.；

5）：純虛擬函式是虛擬函式再加上 = 0；

6）：抽象類是指包括至少一個純虛擬函式的類；

純虛擬函式：virtual void fun()=0;即抽象類，必須在子類實現這個函式，即先有名稱，沒有內容，在派生類實現內容。

 

3、虛擬函式實現

答：簡單地說，每一個含有虛擬函式（無論是其本身的，還是繼承而來的）的類都至少有一個與之對應的虛擬函式表，其中存放著該類

所有的虛擬函式對應的函式指標。例：

其中：

B的虛擬函式表中存放著B::foo和B::bar兩個函式指標。

D的虛擬函式表中存放的既有繼承自B的虛擬函式B::foo，又有重寫（override）了基類虛擬函式B::bar的D::bar，還有新增的虛擬函式D::quz。

虛擬函式表構造過程：

從編譯器的角度來說，B的虛擬函式表很好構造，D的虛擬函式表構造過程相對複雜。下面給出了構造D的虛擬函式表的一種方式（僅供參考）：

虛擬函式呼叫過程

以下面的程式為例：

 

4、C和C++記憶體分配問題

答：（1）C語言程式設計中的記憶體基本構成

C的記憶體基本上分為4部分：靜態儲存區、堆區、棧區以及常量區。他們的功能不同，對他們使用方式也就不同。

1.棧 ——由編譯器自動分配釋放；

2.堆 ——一般由程式設計師分配釋放，若程式設計師不釋放，程式結束時可能由OS回收；

3.全域性區（靜態區）——全域性變數和靜態變數的儲存是放在一塊的，初始化的全域性變數和靜態變數在一塊區域，未初始化的全域性變數

和未初始化的靜態變數在相鄰的另一塊區域（C++中已經不再這樣劃分），程式結束釋放；

4.另外還有一個專門放常量的地方，程式結束釋放；

(a)函式體中定義的變數通常是在棧上；

(b)用malloc, calloc, realloc等分配記憶體的函式分配得到的就是在堆上；

(c)在所有函式體外定義的是全域性量；

(d)加了static修飾符後不管在哪裡都存放在全域性區（靜態區）；

(e)在所有函式體外定義的static變數表示在該檔案中有效，不能extern到別的檔案用；

(f)在函式體內定義的static表示只在該函式體內有效；

(g)另外，函式中的"adgfdf"這樣的字串存放在常量區。

（2）C++程式設計中的記憶體基本構造

在C++中記憶體分成5個區，分別是堆、棧、全域性/靜態儲存區、常量儲存區和程式碼區；

1、棧，就是那些由編譯器在需要的時候分配，在不需要的時候自動清楚的變數的儲存區，裡面的變數通常是區域性變數、函式引數等。

2、堆，就是那些由new分配的記憶體塊，他們的釋放編譯器不去管，由我們的應用程式去控制，一般一個new就要對應一個delete。如

果程式設計師沒有釋放掉，那麼在程式結束後，作業系統會自動回收。

3、全域性/靜態儲存區，全域性變數和靜態變數被分配到同一塊記憶體中，在以前的C語言中，全域性變數又分為初始化的和未初始化的，在

C++裡面沒有這個區分了，他們共同佔用同一塊記憶體區。

4、常量儲存區，這是一塊比較特殊的儲存區，他們裡面存放的是常量，不允許修改（當然，你要通過非正當手段也可以修改）。

5、程式碼區 （.text段），存放程式碼（如函式），不允許修改（類似常量儲存區），但可以執行（不同於常量儲存區）。

記憶體模型組成部分：自由儲存區，動態區、靜態區；

根據c/c++物件生命週期不同，c/c++的記憶體模型有三種不同的記憶體區域，即：自由儲存區，動態區、靜態區。

自由儲存區：區域性非靜態變數的儲存區域，即平常所說的棧；

動態區： 用new ，malloc分配的記憶體，即平常所說的堆；

靜態區：全域性變數，靜態變數，字串常量存在的位置；

注：程式碼雖然佔記憶體，但不屬於c/c++記憶體模型的一部分；

一個正在執行著的C編譯程式佔用的記憶體分為5個部分：程式碼區、初始化資料區、未初始化資料區、堆區 和棧區；

（1）程式碼區（text segment）：程式碼區指令根據程式設計流程依次執行，對於順序指令，則只會執行一次（每個程式），如果反覆，則需要使用跳轉指令，如果進行遞迴，則需要藉助棧來實現。注意：程式碼區的指令中包括操作碼和要操作的物件（或物件地址引用）。如果是立即數（即具體的數值，如5），將直接包含在程式碼中；

（2）全域性初始化資料區/靜態資料區（Data Segment）：只初始化一次。

（3）未初始化資料區（BSS）：在執行時改變其值。

（4）棧區（stack）：由編譯器自動分配釋放，存放函式的引數值、區域性變數的值等，其操作方式類似於資料結構中的棧。

（5）堆區（heap）：用於動態記憶體分配。

為什麼分成這麼多個區域？

主要基於以下考慮：

#程式碼是根據流程依次執行的，一般只需要訪問一次，而資料一般都需要訪問多次，因此單獨開闢空間以方便訪問和節約空間。

#未初始化資料區在執行時放入棧區中，生命週期短。

#全域性資料和靜態資料有可能在整個程式執行過程中都需要訪問，因此單獨儲存管理。

#堆區由使用者自由分配，以便管理。

 

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5、協程

答：定義：協程是一種使用者態的輕量級執行緒。

協程擁有自己的暫存器上下文和棧。協程排程切換時，將暫存器上下文和棧儲存到其他地方，在切回來的時候，恢復先前儲存的暫存器上下文和棧。因此：協程能保留上一次呼叫時的狀態（即所有區域性狀態的一個特定組合），每次過程重入時，就相當於進入上一次呼叫的狀態，換種說法：進入上一次離開時所處邏輯流的位置；

執行緒是搶佔式，而協程是協作式；

協程的優點：

跨平臺

跨體系架構

無需執行緒上下文切換的開銷

無需原子操作鎖定及同步的開銷

方便切換控制流，簡化程式設計模型

高併發+高擴充套件性+低成本：一個CPU支援上萬的協程都不是問題。所以很適合用於高併發處理。

協程的缺點：

無法利用多核資源：協程的本質是個單執行緒,它不能同時將 單個CPU 的多個核用上,協程需要和程式配合才能執行在多CPU；

進行阻塞（Blocking）操作（如IO時）會阻塞掉整個程式：這一點和事件驅動一樣，可以使用非同步IO操作來解決。

 

6、CGI的瞭解

答：CGI：通用閘道器介面（Common Gateway Interface）是一個Web伺服器主機提供資訊服務的標準介面。通過CGI介面，Web服務

器就能夠獲取客戶端提交的資訊，轉交給伺服器端的CGI程式進行處理，最後返回結果給客戶端。

CGI通訊系統的組成是兩部分：一部分是html頁面，就是在使用者端瀏覽器上顯示的頁面。另一部分則是執行在伺服器上的Cgi程式。

 

7、程式間通訊方式和執行緒間通訊方式

答：（1）程式間通訊方式：

# 管道( pipe )：管道是一種半雙工的通訊方式，資料只能單向流動，而且只能在具有親緣關係的程式間使用。程式的親緣關係通常是指父子程式關係。

# 訊號量( semophore ) ： 訊號量是一個計數器，可以用來控制多個程式對共享資源的訪問。它常作為一種鎖機制，防止某程式正在訪問共享資源時，其他程式也訪問該資源。因此，主要作為程式間以及同一程式內不同執行緒之間的同步手段。

# 訊息佇列( message queue ) ： 訊息佇列是由訊息的連結串列，存放在核心中並由訊息佇列識別符號標識。訊息佇列克服了訊號傳遞資訊少、管道只能承載無格式位元組流以及緩衝區大小受限等缺點。

# 共享記憶體( shared memory ) ：共享記憶體就是對映一段能被其他程式所訪問的記憶體，這段共享記憶體由一個程式建立，但多個程式都可以訪問。共享記憶體是最快的 IPC 方式，它是針對其他程式間通訊方式執行效率低而專門設計的。它往往與其他通訊機制，如訊號兩，配合使用，來實現程式間的同步和通訊。

# 套接字( socket ) ： 套解口也是一種程式間通訊機制，與其他通訊機制不同的是，它可用於不同及其間的程式通訊。

（2）執行緒間通訊方式：

#全域性變數；

#Messages訊息機制；

#CEvent物件（MFC中的一種執行緒通訊物件，通過其觸發狀態的改變實現同步與通訊）。

 

8、TCP握手與釋放

答：（1）握手

#第一次握手：主機A傳送握手訊號syn＝1和seq=x（隨機產生的序列號）的資料包到伺服器，主機B由SYN=1知道，A要求建立聯機；

#第二次握手：主機B收到請求後要確認聯機資訊，向A傳送syn=1，ack=x（x是主機A的Seq）+1，以及隨機產生的確認端序列號

seq=y的包；

#第三次握手：主機A收到後檢查ack是否正確（ack=x+1），即第一次傳送的seq+1，若正確，主機A會再傳送ack=y+1，以及隨機序

列號seq=z，主機B收到後確認ack值則連線建立成功；

#完成三次握手，主機A與主機B開始傳送資料。

注：上述步驟中，第二和第三次確認包中都還包含一個標誌位未予以說明，該標誌位為1表示正常應答；

具體可見圖片：

為什麼需要“三次握手”？

“三次握手”的目的是“為了防止已失效的連線請求報文段突然又傳送到了服務端，因而產生錯誤”。具體例如：client發出的第一個連線請求報文段並沒有丟失，而是在某個網路結點長時間的滯留了，以致延誤到連線釋放以後的某個時間才到達server。本來這是一個早已失效的報文段。但server收到此失效的連線請求報文段後，就誤認為是client再次發出的一個新的連線請求。於是就向client發出確認報文段，同意建立連線。假設不採用“三次握手”，那麼只要server發出確認，新的連線就建立了。由於現在client並沒有發出建立連線的請求，因此不會理睬server的確認，也不會向server傳送資料。但server卻以為新的運輸連線已經建立，並一直等待client發來資料。這樣，server的很多資源就白白浪費掉了。採用“三次握手”的辦法可以防止上述現象發生。例如剛才那種情況，client不會向server的確認發出確認。server由於收不到確認，就知道client並沒有要求建立連線。主要目的防止server端一直等待，浪費資源。

（2）揮手

由於TCP連線是全雙工的，因此每個方向都必須單獨進行關閉。這原則是當一方完成它的資料傳送任務後就能傳送一個FIN來終止這個方向的連線。收到一個 FIN只意味著這一方向上沒有資料流動，一個TCP連線在收到一個FIN後仍能傳送資料。首先進行關閉的一方將執行主動關閉，而另一方執行被動關閉。

(1) TCP客戶端傳送一個FIN，用來關閉客戶到伺服器的資料傳送(報文段4)；

(2) 伺服器收到這個FIN，發回一個ACK，確認序號為收到的序號加1(報文段5)。和SYN一樣，一個FIN將佔用一個序號；

(3) 伺服器關閉客戶端的連線後，再傳送一個FIN給客戶端(報文段6)；

(4) 客戶段收到服務端的FIN後，發回ACK報文確認，並將確認序號設定為收到序號加1(報文段7)；

注意：TCP連線的任何一方都可以發起揮手操作，上述步驟只是兩種之一；

具體過程見圖：

為什麼是“四次揮手”？

因為當收到對方的FIN報文通知時，它僅僅表示對方沒有資料傳送給你了；但未必你所有的資料都全部傳送給對方了，所以你可能還需要傳送一些資料給對方，再傳送FIN報文給對方來表示你同意現在可以關閉連線了，故這裡的ACK報文和FIN報文多數情況下都是分開傳送的，也就造成了4次揮手。

握手，揮手過程中各狀態介紹：

（1）3次握手過程狀態：

#LISTEN: 這個也是非常容易理解的一個狀態，表示伺服器端的某個SOCKET處於監聽狀態，可以接受連線了。

#SYN_SENT: 當客戶端SOCKET執行CONNECT連線時，它首先傳送SYN報文，因此也隨即它會進入到了SYN_SENT狀態，並等待服務端的傳送三次握手中的第2個報文。SYN_SENT狀態表示客戶端已傳送SYN報文。(傳送端)

#SYN_RCVD: 這個狀態與SYN_SENT遙想呼應這個狀態表示接受到了SYN報文，在正常情況下，這個狀態是伺服器端的SOCKET在建立TCP連線時的三次握手會話過程中的一箇中間狀態，很短暫，基本上用netstat你是很難看到這種狀態的，除非你特意寫了一個客戶端測試程式，故意將三次TCP握手過程中最後一個ACK報文不予傳送。因此這種狀態時，當收到客戶端的ACK報文後，它會進入到ESTABLISHED狀態。(伺服器端)

#ESTABLISHED：這個容易理解了，表示連線已經建立了。

（2）4次揮手過程狀態：

#FIN_WAIT_1: 這個狀態要好好解釋一下，其實FIN_WAIT_1和FIN_WAIT_2狀態的真正含義都是表示等待對方的FIN報文。而這兩種狀態的區別是：FIN_WAIT_1狀態實際上是當SOCKET在ESTABLISHED狀態時，它想主動關閉連線，向對方傳送了FIN報文，此時該SOCKET即進入到FIN_WAIT_1狀態。而當對方回應ACK報文後，則進入到FIN_WAIT_2狀態，當然在實際的正常情況下，無論對方何種情況下，都應該馬上回應ACK報文，所以FIN_WAIT_1狀態一般是比較難見到的，而FIN_WAIT_2狀態還有時常常可以用netstat看到。(主動方)

#FIN_WAIT_2：上面已經詳細解釋了這種狀態，實際上FIN_WAIT_2狀態下的SOCKET，表示半連線，也即有一方要求close連線，但另外還告訴對方，我暫時還有點資料需要傳送給你(ACK資訊)，稍後再關閉連線。(主動方)

#TIME_WAIT: 表示收到了對方的FIN報文，併傳送出了ACK報文，就等2MSL後即可回到CLOSED可用狀態了。如果FIN_WAIT_1狀態下，收到了對方同時帶FIN標誌和ACK標誌的報文時，可以直接進入到TIME_WAIT狀態，而無須經過FIN_WAIT_2狀態。(主動方)

#CLOSING(比較少見): 這種狀態比較特殊，實際情況中應該是很少見，屬於一種比較罕見的例外狀態。正常情況下，當你傳送FIN報文後，按理來說是應該先收到(或同時收到)對方的ACK報文，再收到對方的FIN報文。但是CLOSING狀態表示你傳送FIN報文後，並沒有收到對方的ACK報文，反而卻也收到了對方的FIN報文。什麼情況下會出現此種情況呢?其實細想一下，也不難得出結論：那就是如果雙方几乎在同時close一個SOCKET的話，那麼就出現了雙方同時傳送FIN報文的情況，也即會出現CLOSING狀態，表示雙方都正在關閉SOCKET連線。

#CLOSE_WAIT: 這種狀態的含義其實是表示在等待關閉。怎麼理解呢?當對方close一個SOCKET後傳送FIN報文給自己，你係統毫無疑問地會回應一個ACK報文給對方，此時則進入到CLOSE_WAIT狀態。接下來呢，實際上你真正需要考慮的事情是察看你是否還有資料傳送給對方，如果沒有的話，那麼你也就可以close這個SOCKET，傳送FIN報文給對方，也即關閉連線。所以你在CLOSE_WAIT狀態下，需要完成的事情是等待你去關閉連線。(被動方)

#LAST_ACK: 這個狀態還是比較容易好理解的，它是被動關閉一方在傳送FIN報文後，最後等待對方的ACK報文。當收到ACK報文後，也即可以進入到CLOSED可用狀態了。(被動方)

 

9、http和https的區別？

答：HTTPS協議是由SSL+HTTP協議構建的可進行加密傳輸、身份認證的網路協議，要比http協議安全。

HTTPS（Secure Hypertext Transfer Protocol）安全超文字傳輸協議，與http主要區別在於：

#http是超文字傳輸協議，資訊是明文傳輸，https 則是具有安全性的ssl加密傳輸協議；

#http和https使用的是完全不同的連線方式用的埠也不一樣,前者是80,後者是443；

下面具體介紹一下HTTP和HTTPS協議：

首先說明一下：HTTP和HTTPS協議是應用層協議；

上圖充分表明：HTTP是應用層協議，並且HTTPS是在HTTP協議基礎上新增SSL等加密策略後的協議；

TLS/SSL中使用了非對稱加密，對稱加密以及HASH演算法。

（1）Http協議

1）HTTP協議和TCP協議之間的區別聯絡

①TPC/IP協議是傳輸層協議，主要解決資料如何在網路中傳輸，而HTTP是應用層協議，主要解決如何包裝資料；

②HTTP的預設埠號是80，TCP/IP協議通訊程式設計時埠號需要自己指定（例如socket程式設計）；

③HTTP協議是在TCP/IP協議基礎上實現的，即HTTP資料包是經過TCP/IP協議實現傳輸的；

④HTTP是無狀態的短連線協議，TCP是有狀態的長連線協議；

HTTP是在有狀態長連線TCP/IP協議的基礎上實現的，為什麼卻是無狀態短連線協議？

答：因為HTTP協議每次請求結束就會自動關閉連線，這樣就變成了短連線；

短連線又導致了該次請求相關資訊的丟失，也就造成了HTTP協議對於前期事務處理沒有記憶能力，故為無狀態協議。

2）HTTP協議其完整的工作過程可分為四步：

①連線：首先客戶機與伺服器需要建立連線（由TCP/IP握手連線實現）。只要單擊某個超級連結，HTTP的工作開始；

②請求：建立連線後，客戶機傳送一個請求給伺服器，請求方式的格式為：統一資源識別符號（URL）、協議版本號，後邊是MIME資訊包括請求修飾符、客戶機資訊和可能的內容；

③應答：伺服器接到請求後，給予相應的響應資訊，其格式為一個狀態行，包括資訊的協議版本號、一個成功或錯誤的程式碼，後邊是MIME資訊包括伺服器資訊、實體資訊和可能的內容。客戶端接收伺服器所返回的資訊通過瀏覽器顯示在使用者的螢幕上；

④關閉：當應答結束後，瀏覽器和伺服器關閉連線，以保證其他瀏覽器可以與伺服器進行連線。

更完整的過程可能如下：

域名解析 --> 發起TCP的3次握手 --> 建立TCP連線後發起http請求 --> 伺服器響應http請求，瀏覽器得到html程式碼 --> 瀏覽器解析html程式碼，並請求html程式碼中的資源（如js、css、圖片等） --> 瀏覽器對頁面進行渲染呈現給使用者。

如果在以上過程中的某一步出現錯誤，那麼產生錯誤的資訊將返回到客戶端，有螢幕輸出。對於使用者來說，這些過程是由HTTP自己完成的，使用者只要用滑鼠點選，等待資訊顯示就可以了。

（2）Https協議

HTTPS握手過程包括五步：

1）瀏覽器請求連線；

2）伺服器返回證照：證照裡面包含了網站地址，加密公鑰，以及證照的頒發機構等資訊。

3）瀏覽器收到證照後作以下工作：

a) 驗證證照的合法性；

b) 生成隨機（對稱）密碼，取出證照中提供的公鑰對隨機密碼加密；

c) 將之前生成的加密隨機密碼等資訊傳送給網站；

4）伺服器收到訊息後作以下的操作：

a) 使用自己的私鑰解密瀏覽器用公鑰加密後的訊息，並驗證HASH是否與瀏覽器發來的一致；

b) 使用加密的隨機對稱密碼加密一段訊息，傳送給瀏覽器；

5）瀏覽器解密並計算握手訊息的HASH：如果與服務端發來的HASH一致，此時握手過程結束，之後所有的通訊資料將由之前瀏覽

器生成的隨機密碼並利用對稱加密演算法進行加密。

注意：伺服器有兩個金鑰，一個公鑰、一個私鑰，只有私鑰才可以解密公鑰加密的訊息；

如圖：

或者如下圖：

 

 

HTTPS協議、SSL、和數字證照的關係介紹：

概述：對於HTTPS協議，所有的訊息都是經過SSL協議方式加密，而支援加密的檔案正是數字證照；

（1）SSL

SSL常用的加密演算法：對稱密碼演算法、非對稱密碼演算法、雜湊演算法；

SSL的加密過程：需要注意的是非對稱加解密演算法的效率要比對稱加解密要低的多。所以SSL在握手過程中使用非對稱密碼演算法來

協商金鑰，實際使用對稱加解密的方法對http內容加密傳輸；

（2）數字證照

數字證照是用於在INTERNET上標識個人或者機構身份的一種技術手段，它通過由一些公認的權威機構所認證，從而可以保證其

安全地被應用在各種場合。證照裡面包含了網站地址，加密公鑰，以及證照的頒發機構等資訊。

 

10、虛擬記憶體的概念與介紹

答：虛擬記憶體中，允許將一個作業分多次調入記憶體，需要時就調入，不需要的就先放在外存。因此，虛擬記憶體的實需要建立在離散

分配的記憶體管理方式的基礎上。虛擬記憶體的實現有以下三種方式：

#請求分頁儲存管理

#請求分段儲存管理

#請求段頁式儲存管理

虛擬記憶體的意義：

一，虛擬記憶體可以使得實體記憶體更加高效。虛擬記憶體使用置換方式，需要的頁就置換進來，不需要的置換出去，使得記憶體中只儲存了需要的頁，提高了利用率，也避免了不必要的寫入與擦除；

二，使用虛擬地址可以使記憶體的管理更加便捷。在程式編譯的時候就會生成虛擬地址，該虛擬地址並不是對應一個實體地址，使得也就極大地減少了地址被佔用的衝突，減少管理難度；

三，為了安全性的考慮。在使用虛擬地址的時候，暴露給程式設計師永遠都是虛擬地址，而具體的實體地址在哪裡，這個只有系統才瞭解。這樣就提

高了系統的封裝性。

 

11、單連結串列的反轉演算法

答：思想：建立3個指標，分別指向上一個節點、當前節點、下一個節點，遍歷整個連結串列的同時，將正在訪問的節點指向上一個節點，當遍歷結束後，就同時完成了連結串列的反轉。

實現程式碼：

ListNode* ReverseList(ListNode* pHead) {

ListNode *p,*q,*r;

if(pHead==NULL || pHead->next==NULL){

return pHead;

}else{

p=pHead;

q=p->next;

pHead->next=NULL;

while(q!=NULL){

r=q->next;

q->next=p;

p=q;

q=r;

}

return p;

}

}

 

12、紅黑樹以及其查詢複雜度

答：（1）紅黑樹來源於二叉搜尋樹，其在關聯容器如map中應用廣泛，主要優勢在於其查詢、刪除、插入時間複雜度小，但其也有缺點，就是容易偏向一邊而變成一個連結串列。

紅黑樹是一種二叉查詢樹，但在每個結點上增加一個儲存位表示結點的顏色，可以是Red或Black。也就是說，紅黑樹是在二叉

查詢樹基礎上進一步實現的；

紅黑樹的五個性質：

性質1. 節點是紅色或黑色；

性質2. 根節點是黑色；

性質3 每個葉節點（指樹的末端的NIL指標節點或者空節點）是黑色的；

性質4 每個紅色節點的兩個子節點都是黑色。(從每個葉子到根的所有路徑上不能有兩個連續的紅色節點)；

性質5. 從任一節點到其每個尾端NIL節點或者NULL節點的所有路徑都包含相同數目的黑色節點。

（注：上述第3、5點性質中所說的NIL或者NULL結點，並不包含資料，只充當樹的路徑結束的標誌，即此葉結點非常見的葉子結點）。

 

 

因為一棵由n個結點隨機構造的二叉查詢樹的高度為lgn，所以順理成章，二叉查詢樹的一般操作的執行時間為O(lgn)。但二叉查

找樹若退化成了一棵具有n個結點的線性鏈後，則這些操作最壞情況執行時間為O(n)；

紅黑樹雖然本質上是一棵二叉查詢樹，但它在二叉查詢樹的基礎上增加以上五個性質使得紅黑樹相對平衡，從而保證了

紅黑樹的查詢、插入、刪除的時間複雜度最壞為O(log n)。

（2）左旋右旋

紅黑樹插入或刪除後，一般就會改變紅黑樹的特性，要恢復紅黑樹上述5個性質，一般都要那就要做2方面的工作：

1、部分結點顏色，重新著色

2、調整部分指標的指向，即左旋、右旋。

左選右旋如圖所示：

 

 

左旋，如圖所示（左->右），以x->y之間的鏈為“支軸”進行，使y成為該新子樹的根，x成為y的左孩子，而y的左孩子則成為x的右孩

子。演算法很簡單，旋轉後各個結點從左往右，仍然都是從小到大。

左旋程式碼實現，分三步:

（1） 開始變化，y的左孩子成為x的右孩子；

（2） y成為x的父結點；

（3） x成為y的左孩子；

右旋類似，不再累述；

 

13、KPM字串匹配

（1）KMP匹配演算法程式碼實現：

int KmpSearch(char* s, char* p)

{

int i = 0;

int j = 0;

int sLen = strlen(s);

int pLen = strlen(p);

while (i < sLen && j < pLen)

{

//①如果j = -1，或者當前字元匹配成功（即S[i] == P[j]），都令i++，j++

if (j == -1 || s[i] == p[j])

{

i++;

j++;

}

else

{

//②如果j != -1，且當前字元匹配失敗（即S[i] != P[j]），則令 i 不變，j = next[j]

//next[j]即為j所對應的next值

j = next[j];

}

}

if (j == pLen)

return i - j;

else

return -1;

}

（2）next陣列求取

上述（1）中最重要的就是：一旦不匹配，模式串不是向後移動一位，而是根據前面匹配資訊移動多位。而這個多位獲得就是根據next陣列，下面有next陣列的求取方式：

Next陣列是根據模式串的字首字尾獲取的，如下：

①尋找字首字尾最長公共元素長度

舉個例子，如果給定的模式串為“abab”，那麼它的各個子串的字首字尾的公共元素的最大長度如下表格所示：

 

 

比如對於字串aba來說，它有長度為1的相同字首字尾a；而對於字串abab來說，它有長度為2的相同字首字尾ab（相同字首字尾的長度為k + 1，k + 1 = 2）。

②求next陣列

next 陣列考慮的是除當前字元外的最長相同字首字尾，所以通過第①步驟求得各個字首字尾的公共元素的最大長度後，只要稍作變形即可：將第①步驟中求得的陣列整體右移一位，然後第一個元素賦為-1即可（注意：字串下標需要從0開始），如下表格所示：

 

 

比如對於aba來說，第3個字元a之前的字串ab中有長度為0的相同字首字尾，所以第3個字元a對應的next值為0；而對於abab來說，第4個字元b之前的字串aba中有長度為1的相同字首字尾a，所以第4個字元b對應的next值為1（相同字首字尾的長度為k，k = 1）。

KMP的next 陣列相當於告訴我們：當模式串中的某個字元跟文字串中的某個字元匹配失配時，模式串下一步應該跳到哪個位置（具體：保持測試串的下標i不變，使得匹配串的下標j=next[j]）。

字首字尾長度求取以及next陣列獲取：

如果給定的模式串是：“ABCDABD”，從左至右遍歷整個模式串，其各個子串的字首字尾分別如下表格所示：

 

 

也就是說，原模式串子串對應的各個字首字尾的公共元素的最大長度表為：

0 0 0 0 1 2 0；

故對應的next陣列為：-1 0 0 0 0 1 2；

（注意：這裡的字串下標是從0開始的，若從1開始，next陣列所有元素都對應要加1。）

求取next的實現程式碼：

string T; //T為模式串

cin>>T;

int len=T.size();

queue<int> MaxLen;

vector<int> next;

MaxLen.push(0); //第一個元素都設為0

for(int i=1;i<len;i++)

{

int k=1,maxLen=0;

while(k<=i)

{

if(T.substr(0,k)==T.substr(i-k+1,k))

{

maxLen=k;

}

k++;

}

MaxLen.push(maxLen);

}

cout<<endl;

next.push_back(-1); //第一個元素都設為-1

while(MaxLen.size()>1)

{

int temp=MaxLen.front();

next.push_back(temp);

MaxLen.pop();

cout<<temp<<' ';

}

14、TCP超時等待、重傳以及流量控制

答：TCP等待時間需要設定，超過了就認為丟包，需要重傳；

為了防止擁塞情況，一般會採用流量控制，其實現手段是用滑動視窗限制客戶端傳送分組數量；

 

15、資料庫引擎

答：資料庫引擎是用於儲存、處理和保護資料的核心服務。利用資料庫引擎可控制訪問許可權並快速處理事務，從而滿足企業內大多

數需要處理大量資料的應用程式的要求。

簡言之，資料庫引擎就是一段用於支撐所有資料庫操作的核心程式，就如名稱一樣，是一個車的引擎功能；

常見的資料庫引擎有：

（1）Microsoft JET (Joint Engineering Technologe) 用於Access和VB的內嵌資料庫功能的核心元素；

（2）ODBC（Open DataBase Connectivity，開放資料庫互連）是由Microsoft定義的一種資料庫訪問標準，它提供一種標準的資料

庫訪問方法以訪問不同平臺的資料庫。一個ODBC應用程式既可以訪問在本地PC機上的資料庫，也可以訪問多種異構平臺上的資料

庫，例如SQL Server、Oracle或者DB2；

（3）OLE DB是Microsoft開發的最新資料庫訪問介面，Microsoft將其定義為ODBC接班人；

（4）MYSQL支援三個引擎：ISAM、MYISAM和HEAP。另外兩種型別INNODB和BERKLEY（BDB）也常常可以使用；

①ISAM執行讀取操作的速度很快，而且不佔用大量的記憶體和儲存資源。ISAM的兩個主要不足之處在於，它不 支援事務處理，也不能夠容錯；

②MyISAM是MySQL的ISAM擴充套件格式和預設的資料庫引擎MYISAM。除了提供ISAM裡所沒有的索引和欄位管理的大量功能，

MyISAM還使用一種表格鎖定的機制，來優化多個併發的讀寫操作，其代價是你需要經常執行OPTIMIZE TABLE命令，來恢復被更新

機制所浪費的空間；

③HEAP允許只駐留在記憶體裡的臨時表格。駐留在記憶體裡讓HEAP要比ISAM和MYISAM都快，但是它所管理的資料是不穩定的，

而且如果在關機之前沒有進行儲存，那麼所有的資料都會丟失。

16、資料庫索引

答：定義：資料庫索引是對資料庫表中一列或多列的值進行排序的一種結構，使用索引可快速訪問資料庫表中的特定資訊；

舉例：employee 表的人員編號列（id）就是資料庫索引，select * from employee where id=10000即可查詢編號10000的人員資訊。如果沒有索引，必須遍歷整個表直到id=10000；

資料庫索引作用：

一，大大加快 資料的檢索速度，這也是建立索引的最主要的原因；

二，保證資料庫表中每一行資料的唯一性；

三，可以加速表和表之間的連線，特別是在實現資料的參考完整性方面特別有意義；

四，在使用分組和排序子句進行資料檢索時，同樣可以顯著減少查詢中分組和排序的時間；

五，通過使用索引，可以在查詢的過程中，使用優化隱藏器，提高系統的效能。

資料庫索引缺陷：

一，表的增刪改查、建立索引和維護索引要耗費時間；

二，索引需要佔物理空間；

資料庫索引的兩個特徵：索引有兩個特徵，即唯一性索引和複合索引；

①唯一 性索引保證在索引列中的全部資料是唯一的，不會包含冗餘資料；

②複合索引就是一個索引建立在兩個列或者多個列上，搜尋時需要兩個或者多個索引列作為一個關鍵值；

資料庫索引好比是一本書前面的目錄，索引分為聚簇索引和非聚簇索引兩類：

1）聚簇索引是按照資料存放的物理位置為順序的，其多個連續行的訪問速度更快；

2）非聚簇索引是按照資料存放的邏輯位置為順序的，其單行訪問速度更快；

區域性性原理與磁碟預讀

區域性性原理：當一個資料被用到時，其附近的資料也通常會馬上被使用。程式執行期間所需要的資料通常比較集中；

磁碟預讀：正是由於區域性性原理以及資料儲存磁碟的讀寫速度慢的原因，每次對資料庫進行讀取都不是按需讀取，而是讀取多

於需求資料區域內的資料到記憶體，用於後續使用，提高寫讀取資料速度；

注：磁碟預讀一般都是每次讀取邏輯上的一頁，或物理上的一塊，不管實際需求是多少；

資料庫索引的實現通常使用B樹及其變種B+樹，下面進行B-/+Tree結構的資料庫索引的效能分析：

（1）B樹索引結構：

資料庫系統的設計者巧妙利用了磁碟預讀原理，將B樹的一個節點的大小設為等於一個頁，這樣每個節點只需要一次I/O就可以

完全載入。為了達到這個目的，在實際實現B-Tree還需要使用如下技巧：

——每次新建節點時，直接申請一個頁的空間，這樣就保證一個節點物理上也儲存在一個頁；

B-Tree中一次檢索最多需要h-1次I/O（磁碟IO不包括根節點，因為根節點常駐記憶體），漸進複雜度為O(h)=O(logdN)。一

般實際應用中，出度d是非常大的數字，通常超過100，因此h非常小（通常不超過3）。

而紅黑樹這種結構，h明顯要深的多。由於邏輯上很近的節點（父子）物理上可能很遠，無法利用區域性性，所以紅黑樹的I/O漸進

複雜度也為O(h)，效率明顯比B-Tree差很多。

所以，B樹結構的資料庫索引，在元素查詢上效率很高；

（2）B+樹的索引結構：

B+樹則適當犧牲檢索的時間複雜度（都必須檢索到葉子結點），但改善了節點插入和刪除的時間複雜度（類似用連結串列改善陣列的效

果），所以B+樹屬於一種折中選擇。