目录
1、map
map的介绍
map的定义
insert插入函数
map的迭代器
[ ]运算符重载
find查找函数
erase删除函数
其它函数
总结
2、multimap
multimap的介绍
multimap的使用
1、map
map的介绍
- 1、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。
- 2、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;
- 3、在内部,map中的元素总是按照键值key进行比较排序的。
- 4、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)。
- 5、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。
- 6、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))。
-
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
注意:在使用map时,需要包含头文件。
map的定义
map<int, string> m1;
map<int, string> m2(m1);
map<int, string> m3(m2.begin(), m2.end());
map<int, string, greater<int>> m4;
insert插入函数
pair<iterator,bool> insert (const value_type& x );
在map中插入键值对x,注意x是一个键值对,返回值也是键值对:iterator代表新插入元素的位置,bool代表释放插入成功。x的类型为value_type,而value_type即pair的别名:
typedef pair<const Key, T> value_type;
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:
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)
{}
};
因此,后续在使用insert时,首先用key和value构造一个pair对象,再把pair对象作为参数传入insert函数。
1、借助pair构造函数:
void test_map1()
{
map<string, string> dict;
pair<string, string> kv("byte", "字节");
dict.insert(kv);
}
2、借助pair构造匿名对象插入:
void test_map1()
{
map<string, string> dict;
dict.insert(pair<string, string>("sort", "排序"));
}
3、调用make_pair函数模板插入:
void test_map1()
{
map<string, string> dict;
dict.insert(make_pair("left", "左边"));//make_pair是库里的,不需要自己写
}
库里的make_pair源码如下:
template <class T1, class T2>
pair<T1, T2> make_pair(T1 x, T2 y)
{
return (pair<T1, T2>(x, y));
}
4、使用{}
void test_map1()
{
map<string, string> dict;
dict.insert({ "right", "右边" });//C++11支持的写法,后续详谈
}
pair<iterator,bool> insert (const value_type& val);
insert函数的返回值是一个pair对象,该pair对象中第一个成员的类型(pair::first)为指向新插入元素的迭代器或者没有插入成功(数据冗余),返回指向跟key相等的位置结点的迭代器,第二个成员的类型为一个bool类型,具体含义如下:
- 若待插入元素的键值key在map当中不存在,则insert函数插入成功,并返回插入后元素的迭代器和true。
- 若待插入元素的键值key在map当中已经存在,则insert函数插入失败,并返回map当中键值为key的元素的迭代器和false。
示例:
void test()
{
map<string, string> dict;
auto ret1 = dict.insert(make_pair("left", "左边"));
auto ret2 = dict.insert(make_pair("left", "剩余"));
}
监视窗口如下:
map的迭代器
函数声明 |
功能介绍 |
begin()和end()
|
begin:首元素的位置,end最后一个元素的下一个位置 |
cbrgin()和cend()
|
与begin和end意义相同,但cbegin和cend所指向的元素不能修改 |
rbegin()和rend()
|
反向迭代器,rbegin在end位置,rend在begin位置,其++和--操作与begin和end操作移动相反 |
crbegin()和crend()
|
与rbegin和rend位置相同,操作相同,但crbegin和crend所指向的元素不能修改 |
接下来即可对map进行遍历操作:
void test_map2()
{
//插入
map<string, string> dict;
dict.insert(make_pair("left", "左"));
dict.insert(make_pair("right", "右"));
dict.insert(make_pair("front", "前"));
dict.insert(make_pair("back", "后"));
//遍历
map<string, string>::iterator it = dict.begin();
while (it != dict.end())
{
//cout << (*it).first << ":" << (*it).second << endl;
cout << it->first << ":" << it->second << endl;
it++;
}
cout << endl;
//范围for
for (const auto& e : dict)
cout << e.first << ":" << e.second << endl;
}
void test_map3()
{
string arr[] = { "苹果", "西瓜", "苹果", "西瓜", "苹果", "苹果", "西瓜", "苹果", "香蕉", "苹果", "香蕉" };
map<string, int> countMap;
for (auto& str : arr)
{
map<string, int>::iterator it = countMap.find(str);
if (it != countMap.end())
{
it->second++;
}
else
{
countMap.insert(make_pair(str, 1));
}
}
for (const auto& kv : countMap)
cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
}
根据insert的特性,我们可以针对其进行优化:
void test_map3()
{
string arr[] = { "苹果", "西瓜", "苹果", "西瓜", "苹果", "苹果", "西瓜", "苹果", "香蕉", "苹果", "香蕉" };
//优化1:
/*map<string, int> countMap;
for (auto& str : arr)
{
//pair<map<string, int>::iterator, bool> ret = countMap.insert(make_pair(str, 1));
auto ret = countMap.insert(make_pair(str, 1));
if (ret.second == false)
{
ret.first->second++;
}
}*/
//优化2:
map<string, int> countMap;
for (auto& str : arr)
{
countMap[str]++;
}
for (const auto& kv : countMap)
cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
}
这里优化2的方式仅仅用了[]的运算符重载即可完成,接下来详细讲解[]运算符重载
[ ]运算符重载
mapped_type& operator[] (const key_type& k);
- 针对返回类型mapped_type 和 参数类型key_type的定义如下:
成员类型 |
定义 |
key_type |
The first template parameter (Key) |
mapped_type |
The second template parameter (T) |
mapped_type& operator[] (const key_type& k)
{
return (*((this->insert(make_pair(k, mapped_type()))).first)).second;
}
针对该返回值,其主要是进行了两大步骤:
- 首先调用insert函数插入键值对返回迭代器ret
- 通过返回的迭代器ret调用元素值value
对应代码如下:
mapped_type& operator[] (const key_type& k)
{
//1、调用insert返回迭代器区间
pair<iterator, bool> ret = insert(make_pair(k, mapped_type()));
//2、利用ret调用value值
return ret.first->second;//return (*(ret.first)).second;
}
前面我们已知mapped_type为第二个模板参数,也就是value,而mapped_type()就是构造了一个匿名对象,接下来主要分两种情况讨论:
- 如果k在map对象中,则插入失败,返回的bool类型为false,返回的迭代器为k所在结点的迭代器,而迭代器解引用*(ret.first)获得的就是pair,最后再通过pair访问到value值,整体可优化成ret.first->second,这里返回引用的好处为查找k对应v,修改k对应v。
- 如果k不在map对象中,则插入成功,返回的bool类型为true,返回的迭代器为新插入的k所在结点的迭代器位置,接着调用ret.first获得pair的迭代器,再通过->second获得value,这里返回引用的好处为插入和修改。
接下来回头看看前面统计水果出现次数的代码:
void test_map3()
{
string arr[] = { "苹果", "西瓜", "苹果", "西瓜", "苹果", "苹果", "西瓜", "苹果", "香蕉", "苹果", "香蕉" };
map<string, int> countMap;
for (auto& str : arr)
{
countMap[str]++;
}
for (const auto& kv : countMap)
cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
}
这里就很容易感悟到这里仅仅一行代码完成了主要逻辑,归根揭底在于[ ]运算符重载内部封装了一层insert,这样满足了遇到不同的key值就插入,对应的value更新为1,若遇到相同的key值就查找,对应的value累计++从而统计次数,而这又归功于[ ]运算符重载内部返回引用的缘故。
这里再给出一组[ ]的例子:
void test()
{
map<string, string> dict;
auto ret1 = dict.insert(make_pair("left", "左边"));
auto ret2 = dict.insert(make_pair("left", "剩余"));
dict["operator"] = "重载";//插入 + 修改
dict["left"] = "左边、剩余";//修改
dict["erase"];//插入
cout << dict["left"] << endl;//左边、剩余
}
这里就足矣体现出[ ]运算符重载的好处,既可以遇到新key像insert一样插入,又满足了insert未有的功能,查找并修改。
find查找函数
iterator find (const key_type& k);
const_iterator find (const key_type& k) const;
根据k值在map中寻找,找到后,返回对应k值位置的迭代器,若未找到,则返回map::end的迭代器。
void test_map()
{
map<string, string> dict;
dict.insert(make_pair("left", "左"));
dict.insert(make_pair("right", "右"));
dict.insert(make_pair("front", "前"));
dict.insert(make_pair("back", "后"));
string str;
cin >> str;//输入left
map<string, string>::iterator pos = dict.find(str);
if (pos != dict.end())
{
cout << pos->first << " : " << pos->second << endl;//left : 左
}
else
{
cout << "没找到" << endl;
}
}
erase删除函数
函数原型声明如下:
(1) void erase (iterator position);
(2) size_type erase (const key_type& k);
(3) void erase (iterator first, iterator last);
这里和set中的erase原理相册不大,下面直接给出测试用例:
void test_map()
{
map<int, string> m;
m.insert(make_pair(1, "one"));
m.insert(make_pair(2, "two"));
m.insert(make_pair(3, "three"));
m.insert(make_pair(4, "four"));
m.insert(make_pair(5, "five"));
m.insert(make_pair(6, "six"));
//指定key值删除
cout << m.erase(3) << endl;
map<int, string>::iterator pos = m.find(5);
//删除迭代器区间
if (pos != m.end())
{
m.erase(pos, m.end());//删除5到6的数字
}
for (const auto& kv : m)
{
cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
}
}
其它函数
函数声明 |
功能简介 |
empty |
检测map中的元素是否为空,是返回true,否则返回false |
size |
返回map中有效元素的个数 |
函数声明 |
功能简介 |
swap |
交换两个map中的元素 |
clear |
清空map中的元素 |
count |
返回key为x的键值在map中的个数,注意map中key是唯一的,因此该函数的返回值要么为0,要么为1,因此也可以用该函数来检测一个key是否在map中 |
总结
- 1、map中的的元素是键值对
- 2、map中的key是唯一的,并且不能修改
- 3、默认按照小于的方式对key进行比较
- 4、map中的元素如果用迭代器去遍历,可以得到一个有序的序列
- 5、map的底层为平衡搜索树(红黑树),查找效率比较高O(logN)
- 6、支持[]操作符,operator[]中实际进行插入查找。
2、multimap
multimap的介绍
- 1、Multimap是关联式容器,它按照特定的顺序,存储由key和value映射成的键值对<key,value>,其中多个键值对之间的key是可以重复的。
- 2、在multimap中,通常按照key排序和惟一地标识元素,而映射的value存储与key关联的内容。key和value的类型可能不同,通过multimap内部的成员类型value_type组合在一起,value_type是组合key和value的键值对:typedef pair<const Key, T> value_type;
- 3、在内部,multimap中的元素总是通过其内部比较对象,按照指定的特定严格弱排序标准对key进行排序的。
- 4、multimap通过key访问单个元素的速度通常比unordered_multimap容器慢,但是使用迭代器直接遍历multimap中的元素可以得到关于key有序的序列。
- 5、multimap在底层用二叉搜索树(红黑树)来实现。
注意:multimap和map的唯一不同就是:map中的key是唯一的,而multimap中key是可以
重复的。
multimap的使用
multimap中的接口可以参考map,功能都是类似的。
注意:
- 1、multimap中的key是可以重复的。
- 2、multimap中的元素默认将key按照小于来比较
- 3、multimap中没有重载operator[]操作(因为multimap允许冗余,导致key和value面临一对多的关系)
- 4、使用时与map包含的头文件相同:
示例:
void test_multimap()
{
multimap<string, string> dict;
dict.insert(make_pair("left", "左边"));
dict.insert(make_pair("left", "剩余"));
dict.insert(make_pair("left", "左边"));
}
监视窗口如下:
multimap允许冗余,这也就导致其内部的find和count函数和map中的有所区别,如下:
成员函数count
|
功能说明 |
map对象 |
值为key的元素存在则返回1,不存在则返回0 |
multimap对象 |
返回set中值为key的元素的个数 |
成员函数find
|
功能说明 |
map对象 |
返回键值为key的元素的迭代器位置 |
multimap对象 |
返回底层搜索树中序的第一个值为key的元素的迭代器 |