STL——map && set

文章将解决一下几个问题：
1.什么是set
2.什么是map
3.set应用场景
4.map应用场景

序列式容器和关联式容器

数据结构有序列式容器和关联式容器，序列式容器一般有vector,list,deque…，但关联式容器中就有map，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高。

键值对

它是用来表示具有一一对应关系的一种结构，该结构一般只包含了两个成员变量key和value，key代表了键值，value表示与key对应的信息。 如果字典，每个单词都有对应的关系，英文单词和其对应的含义就是一一对应的关系，通过该单词就可以找到对应的意思。

下面是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)
{}
};
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树形结构的关联式容器

STL总共实现了两种不同结构的管理师容器：树形结构和哈希结构。
树形结构的关联式容器有map、set、multimap、multiset。这四种容器的底层就是红黑树。

set

1. set是按照一定次序存储元素的容器
2. 在set中，元素的value也标识了它（value，T类型），并且每个value都只有一个，set中的元素不能在容器中修改，但是可以从容器中插入和删除
3. 在内部，set中的元素总是按照其内部比较对象，所指示的特定严格若排序准则进行排序
4. set容器通过key访问单个元素的速度通常比unordered_set容器慢，但它们可以根据顺序子集进行直接迭代
5. 底层是红黑树
   

T是set中元素的类型实际存储的是的键值对
Compare是仿函数，默认是升序的，可以根据需求改写仿函数
Alloc：set中元素空间的管理方式，使用STL的空间配置器来管理

set的构造

set的迭代器

下面是实例：

#include 
void TestSet()
{
	int arr[] = {1,3,5,7,9,2,4,6,8,0};
	set<int> s(arr,arr+sizeof(arr) / sizeof(arr));
	cout << s.size() <<endl;
	
	//用C++11的auto 遍历set
	for(auto& e : s)
	{
		cout <<e << " "; // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
	}
	cout <<endl;
	for(auto it = s.rbegin(); it != s.rend(); it++)
	{
		cout << *it<<" ";//9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
	}
	cout <<endl;
}
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map

1.map是关联式容器，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的标识元素，而值value中存储与此键值key关联的内容。 在map中key和value是绑定的，通常用pair来表示

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支持下标访问符，即在[]中放入key，就可以找到与key对应的value。
5. 底层也是红黑树

key:键值对中key的类型
T：键值对value的类型
Compare：是仿函数，缺省情况是按照升序的方式来排序
Alloc：通过空间配置器来管理map申请的空间，不需要用户来传递，一般用标准库中的

map的迭代器

map的operator[]

下面是实例

#include 
#include 

void TestMap()
{
	map<string,string> m;
	m.insert(pair<string,string>("peach","桃子"));
	m.insert(pair<make_pair<"banan","香蕉");
	// 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;
}

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总结：

• map中的元素使键值对
• map中的key是唯一的，并且是不能被修改的
• 默认按照 小于的方式对key来进行比较
• 支持operator[]

multiset

multiset和set最大的区别就是multiset可以允许有重复元素

下面是示例

#include 
void TestSet()
{
  int array[] = { 2, 1, 3, 9, 6, 0, 5, 8, 4, 7,7 };
 
 // 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 << " "; // 0 1 2 3 4 5 6 7 7 8 9
 cout << endl;
 return 0;
}
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multimap

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
4. 使用时与map包含的头文件相同：

底层结构

这几个容器有个共同点是：其底层都是按照二叉搜索树来实现的，但是二叉搜索树有其自身的缺陷**，假如往树中插入的元素有序或者接近有序，二叉搜索树就会退化成单支树**，时间复杂度会退化成O(N)，因此map、set等关联式容器的底层结构是对二叉树进行了平衡处理，即采用平衡树来实现。