C++——map和set类用法指南

一、前言

1.1 关联式容器

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。

1.2 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、set

2.1 介绍

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中的元素不能再容器中修改（元素总是const），但是可以从容器中插入或删除它们

3、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

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

5、set在底层是用二叉搜索树实现的

【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有构成的键值对。
2. set中插入元素时，只需要插入value即可，不需要构建键值对。
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O(logN)。
7. set中的元素不允许修改。
8. set中的底层使用二叉搜索树来实现。

2.2 使用

2.3 实现

void Test_set()
{
	set<int> s;
	s.insert(5);
	s.insert(2);
	s.insert(4);
	s.insert(6);
	s.insert(1);
	s.insert(3);
	s.insert(2);
	s.insert(8);
	s.insert(4);
	// 正向打印set中的元素，从打印结果可以看出set可以去重
	for (auto e : s)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
 
	auto ret1 = s.insert(2);
	cout << ret1.second << endl;
 
	pairint>::iterator, bool> ret2 = s.insert(2);
	cout << ret2.second << endl;
 
	if (s.count(6))
	{
		cout << "6在" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "6不在" << endl;
	}
 
	if (s.count(10))
	{
		cout << "10在" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "10不在" << endl;
	}
 
	s.erase(3); // 删除存在的
	s.erase(10); // 删除不存在的
	for (auto e : s)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

三、map

3.1 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通常用于排序和唯一的标示元素，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，为其取别名为pair：typedef pairvalue_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，更准确的说是平衡二叉树。

3.2 使用

3.2.1 模板参数说明

• 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。

3.2.2 迭代器

3.2.3 修改

3.3 实现

void Test_map()
{
	map m;
 
	// 向map中插入元素的方式：
	// 1.将键值对<"peach","桃子">插入map中，用pair直接构造键值对
	m.insert(pair("peach", "桃子"));
	// 2.将键值对<"banana","香蕉">插入map中，用make_pair函数来构造键值对
	m.insert(make_pair("banana", "香蕉"));
	// 3.用operator[]向map中插入元素
	m["apple"] = "苹果";
	/*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*/
 
	//m.at("waterme") = "水蜜桃"; // key不存在时抛异常
	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", "桃子"));
	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;
	}
}

四、muitiset

1. 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。
2. 在multiset中，元素的value也会识别它(因为multiset中本身存储的就是组成的键值对，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。
3. 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。
4. 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。
5. multiset底层结构为二叉搜索树(红黑树)。

【注意】

1. multiset 中再底层中存储的是 的键值对
2. multiset的插入接口中只需要插入即可
3. 与set的区别是，multiset中的元素可以重复，set中的value是唯一的
4. 使用迭代器对multiset中的元素进行遍历，可以得到有序的序列
5. multiset中的元素不能修改
6. 在multiset中找某个元素，时间复杂度为O(logN)
7. multiset的作用：可以对元素进行排序

五、multimap

1. Multimaps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，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 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。