C++ -- 学习系列 关联式容器 set 与 map

一   关联式容器是什么？

c++ 中有两种容器类型：关联式容器与序列式容器（顺序容器）

关联式中的容器是按照关键字来存储与访问的，序列式容器（顺序容器）则是元素在容器中的相对位置来存储与访问的。

c++ 中的关联式容器主要是 set 与 map.

二   底层原理与源码

1. 红黑树

       红黑树是一种平衡二叉搜索树（balanced binary search tree），即插入或者删除元素后，依然能够保证树是平衡的，所谓平衡意味着任意一个父节点，其左右子树的深度相差不会太多。

平衡树也称 AVL 树，任意节点的左右个子树的高度差不超过1。

这一特性也保证了在插入元素与查找元素时的效率。

红黑树核心法则：

1. 每个节点要么是红色，要么是黑色

2. 红黑树中的任意节点到达其每个叶子节点的黑色高度是相同的（黑色高度值得是某个节点到达叶子节点的黑色节点的个数，因叶子节点是黑色的，所以也包括叶子节点）

3. 两个红色节点之间不能相邻，即对于任意一个红色节点而言，其左右子节点定不是红色

4. 根节点必须是黑色的

5. 每个红色节点的两个子节点一定是黑色的

【红黑树】的详细实现(C++)附代码 - 知乎 (zhihu.com)

c++ 中的红黑树源代码位置

#include <bits/stl_tree.h

 template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,typename _Compare, typename _Alloc = allocator<_Val> >class _Rb_tree{typedef typename __gnu_cxx::__alloc_traits<_Alloc>::templaterebind<_Rb_tree_node<_Val> >::other _Node_allocator;typedef __gnu_cxx::__alloc_traits<_Node_allocator> _Alloc_traits;protected:typedef _Rb_tree_node_base* 		_Base_ptr;typedef const _Rb_tree_node_base* 	_Const_Base_ptr;typedef _Rb_tree_node<_Val>* 		_Link_type;typedef const _Rb_tree_node<_Val>*	_Const_Link_type;......};

源码中的模板参数解释如下：

1. Key 为存储在红黑树中的关键字类型

2. Value 实际存储数据的类型

3. KeyOfValue 表示如何通过 Value 获取到 Key，通常是一个函数

4. Compare 则为比较元素大小的函数，可自定义实现

5. Alloc 分配内存的方式

#include<iostream>
#include <bits/stl_tree.h>int main()
{
//    template<typename _Tp>
//      struct _Identity
//      : public unary_function<_Tp,_Tp>
//      {
//        _Tp&
//        operator()(_Tp& __x) const
//        { return __x; }//        const _Tp&
//        operator()(const _Tp& __x) const
//        { return __x; }
//      };std::_Rb_tree<int, int, std::_Identity<int>, std::less<int>> rb_tree;std::cout << rb_tree.empty() << std::endl;std::cout << rb_tree.size() << std::endl;// 1. 插入元素不允许重复.rb_tree._M_insert_unique(1);rb_tree._M_insert_unique(2);rb_tree._M_insert_unique(3);rb_tree._M_insert_unique(4);rb_tree._M_insert_unique(5);std::cout << rb_tree.size() << std::endl;rb_tree._M_insert_unique(1);std::cout << rb_tree.size() << std::endl;std::cout << "------" << std::endl;// 2. 插入元素允许重复.rb_tree._M_insert_equal(1);rb_tree._M_insert_equal(1);rb_tree._M_insert_equal(1);std::cout << rb_tree.size() << std::endl;for(auto iter = rb_tree.begin(); iter != rb_tree.end(); iter++){std::cout << *iter <<" ";}std::cout <<""<<std::endl;return 0;
}

2. 基于红黑树的关联式容器

2.1 set/multiset

set/multiset 是以红黑树为底层结构的，因此存入的元素具有自动排序的特性，排序的依据是 key ，而 set/miltiset  元素的 key 与 value是合二为一的，其value 就是 key；

set/multiset  提供遍历操作与迭代器 iterator, 通过 不断的 iterator++ 遍历可以获取到已经排好序的元素；

我们无法通过 迭代器来改变 set/multiset 的值，这样设计的原因是 若是可以随意修改值，那么按照key 排好的顺序便有可能不存在了，从代码上来讲，set/multiset 用的迭代器是底层红黑树类 _Rb_tree 的 const iterator ，禁止使用者赋值。

 2.1.1 set 源代码

template<typename _Key, typename _Compare = std::less<_Key>,typename _Alloc = std::allocator<_Key> >class set{public:// typedefs://@{/// Public typedefs.typedef _Key     key_type;typedef _Key     value_type;typedef _Compare key_compare;typedef _Compare value_compare;typedef _Alloc   allocator_type;private:typedef typename __gnu_cxx::__alloc_traits<_Alloc>::templaterebind<_Key>::other _Key_alloc_type;typedef _Rb_tree<key_type, value_type, _Identity<value_type>,key_compare, _Key_alloc_type> _Rep_type;_Rep_type _M_t;  // Red-black tree representing set.typedef __gnu_cxx::__alloc_traits<_Key_alloc_type> _Alloc_traits;.....iteratorinsert(const_iterator __position, const value_type& __x){ return _M_t._M_insert_unique_(__position, __x); }.....
};

通过源码可以看出，set 底层使用的是 _Rb_tree , insert 函数底层调用的是 _Rb_tree 的 insert_unique 函数，即 _Rb_tree 中的元素不重复。

2.1.2 multiset 源码

 template <typename _Key, typename _Compare = std::less<_Key>,typename _Alloc = std::allocator<_Key> >class multiset{
#ifdef _GLIBCXX_CONCEPT_CHECKS// concept requirementstypedef typename _Alloc::value_type		_Alloc_value_type;
# if __cplusplus < 201103L__glibcxx_class_requires(_Key, _SGIAssignableConcept)
# endif__glibcxx_class_requires4(_Compare, bool, _Key, _Key,_BinaryFunctionConcept)__glibcxx_class_requires2(_Key, _Alloc_value_type, _SameTypeConcept)
#endifpublic:// typedefs:typedef _Key     key_type;typedef _Key     value_type;typedef _Compare key_compare;typedef _Compare value_compare;typedef _Alloc   allocator_type;private:/// This turns a red-black tree into a [multi]set.typedef typename __gnu_cxx::__alloc_traits<_Alloc>::templaterebind<_Key>::other _Key_alloc_type;typedef _Rb_tree<key_type, value_type, _Identity<value_type>,key_compare, _Key_alloc_type> _Rep_type;/// The actual tree structure._Rep_type _M_t;typedef __gnu_cxx::__alloc_traits<_Key_alloc_type> _Alloc_traits;......iteratorinsert(const value_type& __x){ return _M_t._M_insert_equal(__x); }......};

通过源码可以看出，multiset 底层使用的是 _Rb_tree , insert 函数底层调用的是 _Rb_tree 的 insert_equal 函数，即 _Rb_tree 中的元素允许重复。

2.2 map/multimap

map/multimap 是以红黑树为底层结构的，因此存入的元素具有自动排序的特性，排序的依据是 key;

map/multimap 提供遍历操作与迭代器 iterator, 通过 不断的 iterator++ 遍历可以获取到已经按照 key 排好序的元素；

我们无法通过 迭代器来改变 map/multimap 的值，这样设计的原因是 若是可以随意修改值，那么按照 key 排好的顺序便有可能不存在了，但是我们可以修改 key 对应的 data 值。因而 map/multimap 内部将 key type 设为 const ,如此可以避免对 key 的随意修改。

map 的key 是独一无二的，所以底层使用 _Rb_tree 的 insert_unique 函数;

multimap 的key允许重复，所以底层使用 _Rb_tree 的 insert_equal 函数

2.2.1  map 源码

template <typename _Key, typename _Tp, typename _Compare = std::less<_Key>,typename _Alloc = std::allocator<std::pair<const _Key, _Tp> > >class map{public:typedef _Key					key_type;typedef _Tp					mapped_type;typedef std::pair<const _Key, _Tp>		value_type;typedef _Compare					key_compare;typedef _Alloc					allocator_type;private:/// This turns a red-black tree into a [multi]map.typedef typename __gnu_cxx::__alloc_traits<_Alloc>::templaterebind<value_type>::other _Pair_alloc_type;typedef _Rb_tree<key_type, value_type, _Select1st<value_type>,key_compare, _Pair_alloc_type> _Rep_type;/// The actual tree structure._Rep_type _M_t;typedef __gnu_cxx::__alloc_traits<_Pair_alloc_type> _Alloc_traits;.....std::pair<iterator, bool>insert(const value_type& __x){ return _M_t._M_insert_unique(__x); }.....
};

通过源码可以看到 map 的 insert 函数底层调用的是 insert_unique 函数，所以 map 的 key 是唯一的。

2.2.2 multimap 源码

template <typename _Key, typename _Tp,typename _Compare = std::less<_Key>,typename _Alloc = std::allocator<std::pair<const _Key, _Tp> > >class multimap{public:typedef _Key					key_type;typedef _Tp					mapped_type;typedef std::pair<const _Key, _Tp>		value_type;typedef _Compare					key_compare;typedef _Alloc					allocator_type;private:/// This turns a red-black tree into a [multi]map.typedef typename __gnu_cxx::__alloc_traits<_Alloc>::templaterebind<value_type>::other _Pair_alloc_type;typedef _Rb_tree<key_type, value_type, _Select1st<value_type>,key_compare, _Pair_alloc_type> _Rep_type;/// The actual tree structure._Rep_type _M_t;typedef __gnu_cxx::__alloc_traits<_Pair_alloc_type> _Alloc_traits;......iteratorinsert(const value_type& __x){ return _M_t._M_insert_equal(__x); }......
};

通过源码可以看到 multimap 的 insert 函数底层调用的是 insert_equal 函数，所以 map 的 key 是可以重复的。

2.2.3  Select1st

前面的源码中提到了  Select1st，该函数的作用是获取 pair 中的第一个元素，应用在 map 中，获取的就是 key

Select1st 源码如下：

 template<typename _Pair>struct _Select1st: public unary_function<_Pair, typename _Pair::first_type>{typename _Pair::first_type&operator()(_Pair& __x) const{ return __x.first; }const typename _Pair::first_type&operator()(const _Pair& __x) const{ return __x.first; }
};

三  使用

1. set/multiset

  1.1 set 函数

std::set - cppreference.com       

   1.1.1  构造函数

函数	说明
set()	空构造函数
template<typename _InputIterator> set(_InputIterator __first, _InputIterator __last)	range 构造函数

    1.1.2  容器修改

函数	说明
clear()	清空容器
insert	插入元素
emplace	插入元素，可以只传入元素类的构造函数所需参数
erase	移除指定位置的元素

    1.1.3  容器查找

函数	说明
count	返回指定元素的个数
begin()	返回首元素的 iterator
end()	返回尾元素下一地址的 iterator，该 iterator 不能获取元素
find	查找指定元素，若是存在返回指向该元素的 iterator；若是不存在，则返回尾 iterator
lower_bound	Iterator pointing to the first element that is not less than key. If no such element is found, a past-the-end iterator (see end()) is returned.
uppser_bound	Iterator pointing to the first element that is greater than key. If no such element is found, past-the-end (see end()) iterator is returned.

1.1.4  容器容量

函数	说明
empty()	判断 set 是否为空
size()	返回 set 中的元素个数

1.1.5  示例

#include<iostream>
#include<set>int main()
{// 1. 构造函数std::set<int>  unique_set1;int nums[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6};std::set<int>  unique_set2(nums, nums+6);std::set<int>  unique_set3(unique_set2.begin(), unique_set2.end());// 2. 容器修改unique_set1.insert(1);unique_set1.insert(2);unique_set1.insert(3);unique_set1.emplace(4);unique_set1.emplace(5);unique_set1.erase(4);// 3. 容器查找std::cout << unique_set1.count(3) << std::endl; // 1auto item1_iter = unique_set1.find(3);std::cout << (item1_iter == unique_set1.end()) << ", " << *item1_iter << std::endl; // 0 , 3auto item2_iter = unique_set1.lower_bound(4);std::cout << (item2_iter == unique_set1.end()) << ", " << *item2_iter << std::endl; // 0 , 3auto item3_iter = unique_set1.upper_bound(5);std::cout << (item3_iter == unique_set1.end()) << ", " << *item3_iter << std::endl;// 0 , 5for(auto iter = unique_set1.begin(); iter != unique_set1.end(); iter++){std::cout << *iter << " "; // 1. 2, 3, 5}std::cout << "" << std::endl;// 4. 容器容量std::cout << unique_set1.size() << std::endl; // 4std::cout << unique_set1.empty() << std::endl; // 0unique_set1.clear();std::cout << unique_set1.size() << std::endl; // 0std::cout << unique_set1.empty() << std::endl; // 1return 0;
}

 1.2 multiset 函数

    std::multiset - cppreference.com

 1.2.1  构造函数

函数	说明
set()	空构造函数
template<typename _InputIterator> set(_InputIterator __first, _InputIterator __last)	range 构造函数

    1.2.2  容器修改

函数	说明
clear()	清空容器
insert	插入元素
emplace	插入元素，可以只传入元素类的构造函数所需参数
erase	移除指定位置的元素

    1.2.3  容器查找

函数	说明
count	返回指定元素的个数
begin()	返回首元素的 iterator
end()	返回尾元素下一地址的 iterator，该 iterator 不能获取元素
find	查找指定元素，若是存在返回指向该元素的 iterator；若是不存在，则返回尾 iterator
lower_bound	Iterator pointing to the first element that is not less than key. If no such element is found, a past-the-end iterator (see end()) is returned.
uppser_bound	Iterator pointing to the first element that is greater than key. If no such element is found, past-the-end (see end()) iterator is returned.

1.2.4  容器容量

函数	说明
empty()	判断 set 是否为空
size()	返回 set 中的元素个数

1.2.5  示例

#include<iostream>
#include<set>int main()
{// 1. 构造函数std::multiset<int>  multi_set1;int nums1[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6};std::multiset<int>  multi_set2(nums1, nums1+6);std::multiset<int>  multi_set3(multi_set2.begin(), multi_set2.end());// 2. 容器修改multi_set1.insert(1);multi_set1.insert(2);multi_set1.insert(3);multi_set1.insert(3);multi_set1.insert(3);multi_set1.emplace(4);multi_set1.emplace(5);multi_set1.erase(4);// 3. 容器查找std::cout << multi_set1.count(3) << std::endl; // 3auto item1_iter = multi_set1.find(3);std::cout << (item1_iter == multi_set1.end()) << ", " << *item1_iter << std::endl; // 0, 3auto item2_iter = multi_set1.lower_bound(4);std::cout << (item2_iter == multi_set1.end()) << ", " << *item2_iter << std::endl; // 0, 5auto item3_iter = multi_set1.upper_bound(4);std::cout << (item3_iter == multi_set1.end()) << ", " << *item3_iter << std::endl; // 0, 5for(auto iter = multi_set1.begin(); iter != multi_set1.end(); iter++){std::cout << *iter << " "; // 1 2 3 3 3 5}std::cout << "" << std::endl;// 4. 容器容量std::cout << multi_set1.size() << std::endl; // 6std::cout << multi_set1.empty() << std::endl; // 0multi_set1.clear();std::cout << multi_set1.size() << std::endl; // 0std::cout << multi_set1.empty() << std::endl; // 1return 0;
}

2. map/multimap

2.1 map 函数

        2.1.1  构造函数

函数	说明
map	默认构造函数
template< class InputIt > map( InputIt first, InputIt last)	range 构造函数
map( std::initializer_list<value_type> init)	initializer list 构造函数

        2.1.2  容器修改

函数	说明
clear()	清空容器
insert	插入元素
emplace	插入元素，可以只传入元素类的构造函数所需参数
erase	移除指定位置的元素

        2.1.3  容器访问

函数	说明
count	返回指定 key 元素的个数
begin()	返回首元素的 iterator
end()	返回尾元素下一地址的 iterator，该 iterator 不能获取元素
find	查找指定元素，若是存在返回指向该元素的 iterator；若是不存在，则返回尾 iterator
lower_bound	Iterator pointing to the first element that is not less than key. If no such element is found, a past-the-end iterator (see end()) is returned.
uppser_bound	Iterator pointing to the first element that is greater than key. If no such element is found, past-the-end (see end()) iterator is returned.
at	Returns a reference to the mapped value of the element with key equivalent to key. If no such element exists, an exception of type std::out_of_range is thrown.
operator[]	Returns a reference to the value that is mapped to a key equivalent to key, performing an insertion if such key does not already exist.

        2.1.4  容器容量

函数	说明
empty()	判断 set 是否为空
size()	返回 set 中的元素个数

        2.1.5  示例

#include<iostream>
#include<map>int main()
{// 1. 构造函数std::map<int, std::string>  unique_map1;std::map<int, std::string>  unique_map2 = {{1, "a"}, {22, "bb"}, {3, "c"}};std::map<int, std::string>  unique_map3(unique_map2.begin(), unique_map2.end());// 2. 容器修改unique_map1.insert({5, "e"});unique_map1.insert({6, "f"});unique_map1.emplace(7, "g");unique_map1.emplace(8, "h");unique_map1.insert({16, "ff"});unique_map1.erase(16);// 3. 容器访问std::cout << unique_map1.count(6) << std::endl; // 1auto item_iter1 = unique_map1.find(6);std::cout << (item_iter1 == unique_map1.end())  << std::endl; // 0std::cout << item_iter1->first << ", " << item_iter1->second << std::endl; // 6, fauto item_iter2 = unique_map1.lower_bound(6);std::cout << item_iter2->first << ", " << item_iter2->second << std::endl; // 6, fauto item_iter3 = unique_map1.upper_bound(7);std::cout << item_iter3->first << ", " << item_iter3->second << std::endl; // 8, hstd::cout << unique_map1.at(7) << std::endl; // gstd::cout << unique_map1[7] << std::endl; // g// 4. 容器容量std::cout << unique_map1.empty() << std::endl; // 0std::cout << unique_map1.size() << std::endl; // 4unique_map1.clear();std::cout << unique_map1.empty() << std::endl; // 1std::cout << unique_map1.size() << std::endl; // 0    return 0;
}

 2.2 multimap 函数

         2.1.1  构造函数

函数	说明
map	默认构造函数
template< class InputIt > map( InputIt first, InputIt last)	range 构造函数
map( std::initializer_list<value_type> init)	initializer list 构造函数

          2.1.2  容器修改

函数	说明
clear()	清空容器
insert	插入元素
emplace	插入元素，可以只传入元素类的构造函数所需参数
erase	移除指定位置的元素

        2.1.3  容器访问

函数	说明
count	返回指定 key 元素的个数
begin()	返回首元素的 iterator
end()	返回尾元素下一地址的 iterator，该 iterator 不能获取元素
find	查找指定元素，若是存在返回指向该元素的 iterator；若是不存在，则返回尾 iterator
lower_bound	Iterator pointing to the first element that is not less than key. If no such element is found, a past-the-end iterator (see end()) is returned.
uppser_bound	Iterator pointing to the first element that is greater than key. If no such element is found, past-the-end (see end()) iterator is returned.

        2.1.4  容器容量

函数	说明
empty()	判断 set 是否为空
size()	返回 set 中的元素个数

        2.1.5  示例

#include<iostream>
#include<map>int main()
{// 1. 构造函数std::multimap<int, std::string>  multi_map1;std::multimap<int, std::string>  multi_map2 = {{1, "a"}, {22, "bb"}, {3, "c"}};std::multimap<int, std::string>  multi_map3(multi_map2.begin(), multi_map2.end());// 2. 容器修改multi_map1.insert({5, "e"});multi_map1.insert({6, "f"});multi_map1.emplace(7, "g1");multi_map1.emplace(7, "g2");multi_map1.emplace(7, "g3");multi_map1.emplace(8, "h");multi_map1.insert({16, "ff"});multi_map1.erase(16);// 3. 容器访问std::cout << multi_map1.count(6) << std::endl; // 1auto item_iter1 = multi_map1.find(6);std::cout << (item_iter1 == multi_map1.end())  << std::endl; // 0std::cout << item_iter1->first << ", " << item_iter1->second << std::endl; // 6, fauto item_iter2 = multi_map1.lower_bound(6);std::cout << item_iter2->first << ", " << item_iter2->second << std::endl; // 6, fauto item_iter3 = multi_map1.upper_bound(7);std::cout << item_iter3->first << ", " << item_iter3->second << std::endl; // 8, h// 4. 容器容量std::cout << multi_map1.empty() << std::endl; // 0std::cout << multi_map1.size() << std::endl; // 6multi_map1.clear();std::cout << multi_map1.empty() << std::endl; // 1std::cout << multi_map1.size() << std::endl; // 0return 0;
}

四  简单实现

      1. my_set

// my_set.h#include <bits/stl_tree.h>template<typename T>
class my_set
{typedef T ValueType;typedef T KeyType;typedef std::_Rb_tree<KeyType, ValueType, std::_Identity<ValueType>, std::less<KeyType>> Rb_type;typedef typename std::_Rb_tree<T, T, std::_Identity<T>, std::less<T>>::const_iterator  const_Iterator;public:my_set(){}template<typename InputIterator>my_set(InputIterator first, InputIterator last){rb_tree._M_insert_unique(first, last);}~my_set(){}const_Iterator begin(){return rb_tree.begin();}const_Iterator end(){return rb_tree.end();}void clear(){rb_tree.clear();}void insert(ValueType& val){rb_tree._M_insert_unique(val);}void insert(ValueType&& val){rb_tree._M_insert_unique(val);}template<typename ... Args>void emplace(Args&& ... args){rb_tree._M_emplace_unique(std::forward<Args>(args)...);}template<typename ... Args>void emplace(Args& ... args){rb_tree._M_emplace_unique(std::forward<Args>(args)...);}void erase(ValueType& val){rb_tree.erase(val);}void erase(ValueType&& val){rb_tree.erase(val);}std::size_t count(ValueType& val){return rb_tree.count(val);}std::size_t count(ValueType&& val){return rb_tree.count(val);}const_Iterator find(ValueType& val){return rb_tree.find(val);}const_Iterator find(ValueType&& val){return rb_tree.find(val);}bool empty(){return rb_tree.empty();}std::size_t size(){return rb_tree.size();}private:Rb_type rb_tree;};// main.cpp
int main()
{// 1. 构造函数my_set<int>  unique_set1;int nums[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6};my_set<int>  unique_set2(nums, nums+6);my_set<int>  unique_set3(unique_set2.begin(), unique_set2.end());// 2. 容器修改unique_set1.insert(1);unique_set1.insert(2);unique_set1.insert(3);unique_set1.emplace(4);unique_set1.emplace(5);unique_set1.erase(4);// 3. 容器查找std::cout << unique_set1.count(3) << std::endl; // 1auto item1_iter = unique_set1.find(3);std::cout << (item1_iter == unique_set1.end()) << ", " << *item1_iter << std::endl; // 0. 3for(auto iter = unique_set1.begin(); iter != unique_set1.end(); iter++){std::cout << *iter << " "; // 1 2 3 5}std::cout << "" << std::endl;// 4. 容器容量std::cout << unique_set1.size() << std::endl; // 4std::cout << unique_set1.empty() << std::endl; // 0unique_set1.clear();std::cout << unique_set1.size() << std::endl; // 0std::cout << unique_set1.empty() << std::endl; // 1return 0;
}

      2. my_multiset

// my_multiset.h#include <bits/stl_tree.h>template<typename T>
class my_multiset
{typedef T ValueType;typedef T KeyType;typedef std::_Rb_tree<KeyType, ValueType, std::_Identity<ValueType>, std::less<KeyType>> Rb_type;typedef typename std::_Rb_tree<T, T, std::_Identity<T>, std::less<T>>::const_iterator  const_Iterator;public:my_multiset(){}template<typename InputIterator>my_multiset(InputIterator first, InputIterator last){rb_tree._M_insert_equal(first, last);}~my_multiset(){}const_Iterator begin(){return rb_tree.begin();}const_Iterator end(){return rb_tree.end();}void clear(){rb_tree.clear();}void insert(ValueType& val){rb_tree._M_insert_equal(val);}void insert(ValueType&& val){rb_tree._M_insert_equal(val);}template<typename ... Args>void emplace(Args&& ... args){rb_tree._M_emplace_unique(std::forward<Args>(args)...);}template<typename ... Args>void emplace(Args& ... args){rb_tree._M_emplace_unique(std::forward<Args>(args)...);}void erase(ValueType& val){rb_tree.erase(val);}void erase(ValueType&& val){rb_tree.erase(val);}std::size_t count(ValueType& val){return rb_tree.count(val);}std::size_t count(ValueType&& val){return rb_tree.count(val);}const_Iterator find(ValueType& val){return rb_tree.find(val);}const_Iterator find(ValueType&& val){return rb_tree.find(val);}bool empty(){return rb_tree.empty();}std::size_t size(){return rb_tree.size();}private:Rb_type rb_tree;};// main.cpp
#include<iostream>
#include"my_multiset.h"int main()
{// 1. 构造函数my_multiset<int>  multi_set1;int nums[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6};my_multiset<int>  multi_set2(nums, nums+6);my_multiset<int>  multi_set3(multi_set2.begin(), multi_set2.end());// 2. 容器修改multi_set1.insert(1);multi_set1.insert(2);multi_set1.insert(3);multi_set1.insert(3);multi_set1.insert(3);multi_set1.emplace(4);multi_set1.emplace(5);multi_set1.erase(4);// 3. 容器查找std::cout << multi_set1.count(3) << std::endl; // 1auto item1_iter = multi_set1.find(3);std::cout << (item1_iter == multi_set1.end()) << ", " << *item1_iter << std::endl; // 0, 3for(auto iter = multi_set1.begin(); iter != multi_set1.end(); iter++){std::cout << *iter << " "; // 1 2 3 3 3 5}std::cout << "" << std::endl;// 4. 容器容量std::cout << multi_set1.size() << std::endl; // 6std::cout << multi_set1.empty() << std::endl; // 0multi_set1.clear();std::cout << multi_set1.size() << std::endl; // 0std::cout << multi_set1.empty() << std::endl; // 1return 0;
}

     3. my_map

       

// my_map.h
#include <bits/stl_tree.h>
#include<initializer_list>template<typename Key, typename Value>
class my_map
{typedef std::pair<Key, Value>  ValueType;typedef std::_Rb_tree<Key, ValueType, std::_Select1st<ValueType>, std::less<Key>> Rb_type;typedef typename  Rb_type::iterator Iterator;public:my_map(){}template<typename InputIterator>my_map(InputIterator first, InputIterator last){rb_tree._M_insert_unique(first, last);}my_map(std::initializer_list<ValueType> init_list){rb_tree._M_insert_unique(init_list.begin(), init_list.end());}~my_map(){}Iterator begin(){return rb_tree.begin();}Iterator end(){return rb_tree.end();}void clear(){rb_tree.clear();}void insert(ValueType& val){rb_tree._M_insert_unique(val);}void insert(ValueType&& val){rb_tree._M_insert_unique(val);}template<typename ... Args>void emplace(Args&& ... args){rb_tree._M_emplace_unique(std::forward<Args>(args)...);}void erase(Iterator iter){rb_tree.erase(iter);}std::size_t count(Key& key){return rb_tree.count(key);}std::size_t count(Key&& key){return rb_tree.count(key);}Iterator find(Key& key){return rb_tree.find(key);}Iterator find(Key&& key){return rb_tree.find(key);}Value& at(Key& key){return (*rb_tree.lower_bound(key)).second;}Value& at(Key&& key){return (*rb_tree.lower_bound(key)).second;}Value& operator[](Key& key){return (*rb_tree.lower_bound(key)).second;}Value& operator[](Key&& key){return (*rb_tree.lower_bound(key)).second;}bool empty(){return rb_tree.empty();}std::size_t size(){return rb_tree.size();}void erase(Key& key){rb_tree.erase(key);}void erase(Key&& key){rb_tree.erase(key);}private:Rb_type rb_tree;
};// main.cppint main()
{// 1. 构造函数my_map<int, std::string>  unique_map1;my_map<int, std::string>  unique_map2 = {{1, "a"}, {22, "bb"}, {3, "c"}};my_map<int, std::string>  unique_map3(unique_map2.begin(), unique_map2.end());// 2. 容器修改unique_map1.insert({5, "e"});unique_map1.insert({6, "f"});unique_map1.emplace(7, "g");unique_map1.emplace(8, "h");unique_map1.insert({16, "ff"});unique_map1.erase(16);// 3. 容器访问std::cout << unique_map1.count(6) << std::endl; // 1auto item_iter1 = unique_map1.find(6);std::cout << (item_iter1 == unique_map1.end())  << std::endl; // 0std::cout << item_iter1->first << ", " << item_iter1->second << std::endl; // 6, fstd::cout << unique_map1.at(7) << std::endl; // gstd::cout << unique_map1[7] << std::endl; // g// 4. 容器容量std::cout << unique_map1.empty() << std::endl; // 0std::cout << unique_map1.size() << std::endl; // 4unique_map1.clear();std::cout << unique_map1.empty() << std::endl; // 1std::cout << unique_map1.size() << std::endl; // 0return 0;
}

     4. my_multimap

// my_multimap.h#include <bits/stl_tree.h>
#include<initializer_list>template<typename Key, typename Value>
class my_multimap
{typedef std::pair<Key, Value>  ValueType;typedef std::_Rb_tree<Key, ValueType, std::_Select1st<ValueType>, std::less<Key>> Rb_type;typedef typename  Rb_type::iterator Iterator;public:my_multimap(){}template<typename InputIterator>my_multimap(InputIterator first, InputIterator last){rb_tree._M_insert_equal(first, last);}my_multimap(std::initializer_list<ValueType> init_list){rb_tree._M_insert_equal(init_list.begin(), init_list.end());}~my_multimap(){}Iterator begin(){return rb_tree.begin();}Iterator end(){return rb_tree.end();}void clear(){rb_tree.clear();}void insert(ValueType& val){rb_tree._M_insert_equal(val);}void insert(ValueType&& val){rb_tree._M_insert_equal(val);}template<typename ... Args>void emplace(Args&& ... args){rb_tree._M_emplace_equal(std::forward<Args>(args)...);}void erase(Iterator iter){rb_tree.erase(iter);}std::size_t count(Key& key){return rb_tree.count(key);}std::size_t count(Key&& key){return rb_tree.count(key);}Iterator find(Key& key){return rb_tree.find(key);}Iterator find(Key&& key){return rb_tree.find(key);}bool empty(){return rb_tree.empty();}std::size_t size(){return rb_tree.size();}void erase(Key& key){rb_tree.erase(key);}void erase(Key&& key){rb_tree.erase(key);}private:Rb_type rb_tree;
};// main.cpp#include<iostream>
#include"my_multimap.h"int main()
{// 1. 构造函数my_multimap<int, std::string>  multi_map1;my_multimap<int, std::string>  multi_map2 = {{1, "a"}, {22, "bb"}, {3, "c"}};my_multimap<int, std::string>  multi_map3(multi_map2.begin(), multi_map2.end());// 2. 容器修改multi_map1.insert({5, "e"});multi_map1.insert({6, "f"});multi_map1.emplace(7, "g");multi_map1.emplace(7, "g");multi_map1.emplace(7, "g");multi_map1.emplace(8, "h");multi_map1.insert({16, "ff"});multi_map1.erase(16);// 3. 容器访问std::cout << multi_map1.count(6) << std::endl; // 1auto item_iter1 = multi_map1.find(6);std::cout << (item_iter1 == multi_map1.end())  << std::endl; // 0std::cout << item_iter1->first << ", " << item_iter1->second << std::endl; // 6, f// 4. 容器容量std::cout << multi_map1.empty() << std::endl; // 0std::cout << multi_map1.size() << std::endl; // 6multi_map1.clear();std::cout << multi_map1.empty() << std::endl; // 1std::cout << multi_map1.size() << std::endl; // 0return 0;
}