C++库函数——map与set

相较于之前学习的vector、list等，我们将其称为序列式容器，因为它们的底层为线性序列的数据结构，里面存储的是元素本身，而关联式容器不一样，虽然它也是用来存储数据的，但与序列式容器不同的是，其里面存储的是<key, value>结构的键值对，在数据检索时比序列式容器效率更高。此外，序列式容器中存储的元素默认都是未经过排序的。而使用关联式容器存储的元素，默认会根据各元素的键值的大小做升序排序，其底层是由二叉树实现，每个节点都有一个父节点和两个子节点，左节点所有元素都比自己小，右节点的所有元素都比自己大。

2.键值对

键值对用来表示具有一一对应关系的一种结构，该结构中一般只包含两个成员变量key和value，key代表键值，value表示与key对应的信息。SGI-STL中关于键值对的定义如下

template <class T1, class T2>
struct pair
{
	typedef T1 first_type;
	typedef T2 second_type;
	T1 first;
	T2 second;
	pair() : first(T1()), second(T2())
	{}
	pair(const T1& a, const T2& b) : first(a), second(b)
	{}
};

实际中根据应用场景的不同，STL总共实现了两种不同结构的管理式容器：树型结构与哈希结构。树型结构的关联式容器主要有四种：map、set、multimap、multiset。这四种容器的共同点是：使用平衡搜索树(即红黑树)作为其底层结果，容器中的元素是一个有序的序列。

3.set

①set的介绍

我们先来看源文档

翻译如下

set是按照一定次序存储元素的容器

在set中，元素的value也标识它(value就是key，类型为T)，并且每个value必须是唯一的。
set中的元素不能在容器中修改(元素总是const)，但是可以从容器中插入或删除它们。

在内部，set中的元素总是按照其内部比较对象(类型比较)所指示的特定严格弱排序准则进行
排序。

set容器通过key访问单个元素的速度通常比unordered_set容器慢，但它们允许根据顺序对
子集进行直接迭代。

set在底层是用二叉搜索树(红黑树)实现的。

②set的模板参数列表

T: set中存放元素的类型，实际在底层存储<value, value>的键值对。
Compare：set中元素默认按照小于来比较
Alloc：set中元素空间的管理方式，使用STL提供的空间配置器管理

③set的构造

粗略翻译如下

④set的迭代器

粗略翻译如下

⑤set的容量

粗略翻译如下

⑥set的修改与操作

粗略翻译如下

⑦set的使用举例

int main()
{
	// set的本质作用其实是 排序+去重
	set<int> s;
	s.insert(3);
	s.insert(5);
	s.insert(5);
	s.insert(8);
	s.insert(7);

	// 没有找到该元素时，返回end()迭代器
	if (s.find(5) != s.end())
	{
		cout << "找到了" << endl;
	}

	// count是判断set中有几个当前元素
	// 没有就是0，有就是1
	// 因此可以快速判断set中是否有该元素
	if (s.count(5))
	{
		cout << "找到了" << endl;
	}

	std::set<int> myset;
	std::set<int>::iterator itlow, itup;

	for (int i = 1; i < 10; i++)
		myset.insert(i * 10); // 10 20 30 40 50 60 70 80 90

	// 删除[30 60]
	// 这样返回迭代器，是为了能够保证能够删除[30, 60]
	itlow = myset.lower_bound(30); // >=     
	itup = myset.upper_bound(60);  // >

	// 返回一个pair，分别是起始与结尾的位置
	// 在multiset中使用的多一点
	auto ret = myset.equal_range(30);
	itlow = ret.first;
	itup = ret.second;

	// [itlow, itup)
	cout << *itlow << endl;
	cout << *itup << endl;

	myset.erase(itlow, itup);   

	for (auto e : myset)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

4.multiset

①multiset的介绍

翻译如下

multiset是按照特定顺序存储元素的容器，其中元素是可以重复的。

在multiset中，元素的value也会识别它(因为multiset中本身存储的就是<value, value>组成的键值对，因此value本身就是key，key就是value，类型为T). multiset元素的值不能在容器中进行修改(因为元素总是const的)，但可以从容器中插入或删除。

在内部，multiset中的元素总是按照其内部比较规则(类型比较)所指示的特定严格弱排序准则进行排序。

multiset容器通过key访问单个元素的速度通常比unordered_multiset容器慢，但当使用迭代器遍历时会得到一个有序序列。

multiset底层结构为二叉搜索树(红黑树)。

②multiset的使用举例

在这里只简单演示set与multiset的不同，其他接口接口与set相同，具体可以参考set

int main()
{
	// multiset本质上: 只排序不去重
	multiset<int> s;
	s.insert(3);
	s.insert(5);
	s.insert(8);
	s.insert(7);
	s.insert(7);
	s.insert(9);
	s.insert(7);

	for (auto e : s)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	// 返回的是中序情况下第一个7的位置
	auto pos = s.find(7);
	while (pos != s.end())
	{
		//*pos = 10;
		cout << *pos << " ";
		++pos;
	}
	cout << endl;

	// 返回7的个数
	cout << s.count(7) << endl;

	// 返回一个pair，它包含了7的起始位置与结束位置
	auto ret = s.equal_range(7);
	auto itlow = ret.first;
	auto itup = ret.second;

	// [itlow, itup)
	// [7,7)
	cout << *itlow << endl;
	cout << *itup << endl;

	s.erase(itlow, itup);    // 3 5 8 9

	for (auto e : s)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

5.map

①map的介绍

翻译如下

map是关联容器，它按照特定的次序(按照key来比较)存储由键值key和值value组合而成的元
素。

在map中，键值key通常用于排序和惟一地标识元素，而值value中存储与此键值key关联的内容。键值key和值value的类型可能不同，并且在map的内部，key与value通过成员类型
value_type绑定在一起，为其取别名称为pair:
typedef pair<const key, T> value_type;

在内部，map中的元素总是按照键值key进行比较排序的。

map中通过键值访问单个元素的速度通常比unordered_map容器慢，但map允许根据顺序对元素进行直接迭代(即对map中的元素进行迭代时，可以得到一个有序的序列)。

map支持下标访问符，即在[]中放入key，就可以找到与key对应的value。

map通常被实现为二叉搜索树(更准确的说：平衡二叉搜索树(红黑树))。

②map的模版参数列表

key: 键值对中key的类型
T：键值对中value的类型
Compare: 比较器的类型，map中的元素是按照key来比较的，缺省情况下按照小于来比
较，一般情况下(内置类型元素)该参数不需要传递，如果无法比较时(自定义类型)，需要用户
自己显式传递比较规则(一般情况下按照函数指针或者仿函数来传递)
Alloc：通过空间配置器来申请底层空间，不需要用户传递，除非用户不想使用标准库提供的
空间配置器

③map的构造

④map的迭代器

大致翻译如下

⑤map的容量与随机访问

大致翻译如下

在使用[]操作时，若没有对应的key，此时会进行一个特殊处理，关于[]的文档如下

我们将最后一段语句拆解如下

根据下面的insert操作可以知道，一开始[]操作是不知道map中是否有key的，先将key与一个mapped_type的匿名对象作一个pair，然后用this指针调用insert插入这个pair，而根据insert的返回值叙述可以发现，如果key已经存在，那么会返回一个pair<树里key所在位置的iterate, false>，如果key不存在，那么会返回一个pair<新插入key的位置的iterate, true>

在插入后，取出pair的第一个元素（即key所在的iterate），将其解引用后访问它的第二个元素（即key对应的value），这样就做到了使用[]时，若没有对应key就自动插入一个key然后将其的value返回。而使用at时，若没有对应的key就会抛异常。

⑥map的修改、操作与查找

大致翻译如下

⑦map的使用举例

int main()
{
	map<string, string> dict;
	dict.insert(make_pair("string", "字符串"));
	dict.insert(make_pair("sort", "排序"));
	dict.insert(make_pair("insert", "插入"));

	cout << dict["sort"] << endl; // 查找和读
	dict["map"];                  // 插入
	dict["map"] = "映射,地图";     // 修改
	dict["insert"] = "xxx";       // 修改
	dict["set"] = "集合";         // 插入+修改

	// 不插入，不覆盖；插入过程中，只比较key，value是否相同无所谓
	// key已经有了就不插入
	dict.insert(make_pair("insert", "xxxx"));

	//map<string, string>::iterator it = dict.begin();
	auto it = dict.begin();
	while (it != dict.end())
	{
		cout << it->first << ":" << it->second << endl;

		++it;
	}
	cout << endl;

	for (const auto& kv : dict)
	{
		cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
	}

	return 0;
}

6.multimap

在这里multimap与map用法都是大同小异，唯一的不同是可以重复的插入同一个key值，且因为可以重复插入因此便不再支持[]操作。

本文内容由网友自发贡献，版权归原作者所有，本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容，请联系:hwhale#tublm.com(使用前将#替换为@)

c