C++---map和set的使用

目录

1. 关联式容器

2. 键值对

3. 树形结构的关联式容器：map，set

3.1 set

3.1.1 set的使用

3.1.2 set的使用举例

 3.2 map

3.2.1 map的使用

3.2.2 map的使用举例

​3.2.3 总结

3.3 multiset

3.4 multimap

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1. 关联式容器

        STL中的部分容器，比如：vector、list、deque等，这些容器统称为序列式容器，因为其底层为线性序列的数据结构，里面存储的是元素本身。那什么是关联式容器？它与序列式容器有什么区别？
        关联式容器也是用来存储数据的，与序列式容器不同的是，其里面存储的是结构的键值对，在数据检索时比序列式容器效率更高。

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，二叉搜索树中KV模型就是利用了键值对实现。

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)
    {}
};

3. 树形结构的关联式容器：map，set

        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。这里我们介绍树形结构，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。

3.1 set

 注意：
1. 与map/multimap不同，map/multimap中存储的是真正的键值对，set中只放
value，但在底层实际存放的是由构成的键值对。
2. set中插入元素时，只需要插入value即可，不需要构造键值对。
3. set中的元素不可以重复(因此可以使用set进行去重)。
4. 使用set的迭代器遍历set中的元素，可以得到有序序列
5. set中的元素默认按照小于来比较
6. set中查找某个元素，时间复杂度为：log_2 n
7. set中的元素不允许修改。
8. set中的底层使用二叉搜索树(红黑树)来实现

3.1.1 set的使用

set的构造：

set的迭代器：

set的容量：

set修改操作：

3.1.2 set的使用举例

#include 
void TestSet()
{
	// 用数组array中的元素构造set
	int array[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0, 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4,
	6, 8, 0 };
	set<int> s(array, array + sizeof(array)/sizeof(int));
	cout << s.size() << endl;
	// 正向打印set中的元素，从打印结果中可以看出：set可去重
	for (auto& e : s)
		cout << e << " ";
	cout << endl;
	// 使用迭代器逆向打印set中的元素
	for (auto it = s.rbegin(); it != s.rend(); ++it)
		cout << *it << " ";
	cout << endl;
	// set中值为3的元素出现了几次
	cout << s.count(3) << endl;
}

 3.2 map

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通常用于排序和唯一地标识元素，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。
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))。

3.2.1 map的使用

map的构造：

map的迭代器：

map的容量与元素访问：

map中元素的修改：

3.2.2 map的使用举例

#include 
#include 
void TestMap()
{
	map m;
	// 向map中插入元素的方式：
	// 将键值对<"peach","桃子">插入map中，用pair直接来构造键值对
	m.insert(pair("peach", "桃子"));
	// 将键值对<"peach","桃子">插入map中，用make_pair函数来构造键值对
	m.insert(make_pair("banan", "香蕉"));
	// 借用operator[]向map中插入元素
	/*
	operator[]的原理是：
	用构造一个键值对，然后调用insert()函数将该键值对插入到map中
	如果key已经存在，插入失败，insert函数返回该key所在位置的迭代器
	如果key不存在，插入成功，insert函数返回新插入元素所在位置的迭代器
	operator[]函数最后将insert返回值键值对中的value返回
	*/
	// 将<"apple", "">插入map中，插入成功，返回value的引用，将“苹果”赋值给该引用结果，
		m["apple"] = "苹果";
	// key不存在时抛异常
	//m.at("waterme") = "水蜜桃";
	cout << m.size() << endl;
	// 用迭代器去遍历map中的元素，可以得到一个按照key排序的序列
	for (auto& e : m)
		cout << e.first << "--->" << e.second << endl;
	cout << endl;
	// map中的键值对key一定是唯一的，如果key存在将插入失败
	auto ret = m.insert(make_pair("peach", "桃色"));
	if (ret.second)
		cout << "不在map中, 已经插入" << endl;
	else
		cout << "键值为peach的元素已经存在：" << ret.first->first << "--->"
		<< ret.first->second << " 插入失败" << endl;
	// 删除key为"apple"的元素
	m.erase("apple");
	if (1 == m.count("apple"))
		cout << "apple还在" << endl;
	else
		cout << "apple被吃了" << endl;
}

3.2.3 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(log_2 N)
        6. 支持[]操作符，operator[]中实际进行插入查找

3.3 multiset

multiset 与 set接口基本相同，只是multiset支持插入相同元素，不会去重。示例如下：

void TestMultiSet()
{
	int array[] = { 2, 1, 3, 9, 6, 0, 5, 6, 4, 5 };
	// 注意：multiset在底层实际存储的是的键值对
	multiset<int> s(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));
	for (auto& e : s)
		cout << e << " ";
	cout << endl;
	return ;
}

3.4 multimap

        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。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key可以重复

示例如下：

void TestMultimap()
{
	multimap m;
	
	m.insert(pair("peach", "桃子"));
	m.insert(make_pair("banan", "香蕉"));
	cout << m.size() << endl;
	for (auto& e : m)
		cout << e.first << "--->" << e.second << endl;
	cout << endl;
	m.insert(make_pair("peach", "桃色"));
	for (auto& e : m)
		cout << e.first << "--->" << e.second << endl;
	cout << endl;
}