二十万字C/C++、嵌入式软开面试题全集宝典十一

1、红黑树的性质

2、红黑树的插入与旋转

3、红黑树与平衡二叉树

4、二叉平衡树、红黑树、B树、B+树的区别与联系

5、 hello world 程序开始到打印到屏幕上的全过程?

1、红黑树的性质

性质1.节点是红色或黑色。

性质2.根节点是黑色。

性质3.每个叶子节点都是黑色的空节点（NIL节点）。

性质4.每个红色节点的两个子节点都是黑色。(从每个叶子到根的所有路径上不能有两个连续的红色节点)

性质5.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。

下图就是一个很典型的红黑树：

2、红黑树的插入与旋转

1、添加的节点必须为红色

2、变色的情况：当前结点的父亲是红色，且它的叔结点也是红色：

2.1 把父节点设置为黑色

2.2 把叔节点设置为黑色

2.3 把祖父节点设置为红色

2.4 把当前指针定义到祖父节点，设为当前要操作的

3、左旋的情况：当前父节点是红色，叔节点是黑色，且当前的节点是右子树。

3.1 以父节点作为左旋。

4、右旋的情况：当前父节点是红色，叔节点是黑色，且当前的节点是左子树。

4.1 把父节点变成黑色

4.2 把祖父节点变为红色

4.3 以祖父节点右旋转

lsy注：

点这里

https://blog.csdn.net/qq_41687938/article/details/119634248

3、红黑树与平衡二叉树

1、红黑树放弃了追求完全平衡，追求大致平衡，在与平衡二叉树的时间复杂度相差不大的情况下，保证每次插入最多只需要三次旋转就能达到平衡，实现起来也更为简单。

2、平衡二叉树追求绝对平衡，条件比较苛刻，实现起来比较麻烦，每次插入新节点之后需要旋转的次数不能预知。

lsy注：https://blog.csdn.net/qq_41687938/article/details/119634248

4、二叉平衡树、红黑树、B树、B+树的区别与联系

1.二叉树的查找的时间复杂度是O(log2N)，其查找效率与深度有关，而普通的二叉树可能由于内部节点排列问题退化成链表，这样查找效率就会很低。

2.平衡二叉树是更好的选择，因为它保持平衡，即通过旋转调整结构保持最小的深度。其查找的时间复杂度也是O(log2N)。

索引的结构也并非AVL树或更优秀的红黑树，尽管它的查询的时间复杂度很低。作为索引的结构应该是尽可能少的执行磁盘IO操作，因为执行磁盘IO操作非常的耗时。所以需要利用上磁盘的预读功能。平衡二叉树没利用上。

3.B树(多路搜索树)是为了充分利用磁盘预读功能来而创建的一种数据结构，也就是说B树就是为了作为索引才被发明出来的。

红黑树这种结构，h明显要深的多。由于逻辑上很近的节点（父子）物理上可能很远，无法利用局部性，所以红黑树的I/O渐进复杂度也为O(h)，效率明显比B-Tree差很多。

4. 比B树更适合作为索引的结构是B+树

B树：有序数组+平衡多叉树；

B+树：有序数组链表+平衡多叉树；

B+树的关键字全部存放在叶子节点中，非叶子节点用来做索引，而叶子节点中有一个指针指向一下个叶子节点。做这个优化的目的是为了提高区间访问的性能。而正是这个特性决定了B+树更适合用来存储外部数据。

lsy注：B树和B-树都是指B-Tree

详解平衡二叉树、红黑树、B树、B+树在索引中的应用_子木呀的博客-CSDN博客

5、 hello world 程序开始到打印到屏幕上的全过程?

1.用户告诉操作系统执行HelloWorld程序（通过键盘输入等）

2．操作系统：找到helloworld程序的相关信息，检查其类型是否是可执行文件；并通过程序首部信息，确定代码和数据在可执行文件中的位置并计算出对应的磁盘块地址。

3．操作系统：创建一个新进程，将HelloWorld可执行文件映射到该进程结构，表示由该进程执行helloworld程序。

4．操作系统：为helloworld程序设置cpu上下文环境，并跳到程序开始处。

5．执行helloworld程序的第一条指令，发生缺页异常

6．操作系统：分配一页物理内存，并将代码从磁盘读入内存，然后继续执行helloworld程序

7．helloword程序执行puts函数（系统调用），在显示器上写一字符串

8．操作系统：找到要将字符串送往的显示设备，通常设备是由一个进程控制的，所以，操作系统将要写的字符串送给该进程

9．操作系统：控制设备的进程告诉设备的窗口系统，它要显示该字符串，窗口系统确定这是一个合法的操作，然后将字符串转换成像素，将像素写入设备的存储映像区

10．视频硬件将像素转换成显示器可接收和一组控制数据信号

11．显示器解释信号，激发液晶屏

12．OK，我们在屏幕上看到了HelloWorld