STL-map和set

 

目录

一、关联式容器

二、键值对

三、树形结构的关联式容器

        3.1 set

        3.1.1 set介绍

3.1.2 set的使用

        1. set的模板参数列表

        2. set的构造

        3. set的迭代器(类型是双向迭代器)

         4. set的容量

         5.set修改操作

        6、operator

7. set的使用举例

3.2 map

3.2.1map介绍

3.2.2map的使用

1.map的模板参数说明

2. map的构造

​编辑

3. map的迭代器（类其他容器）

 4. map的容量与元素访问

5. map中元素的修改

6、operator​编辑

 3.3 multiset

3.3.1 multiset的介绍

3.4 multimap

3.4.1 multimap的介绍

3.4.2 multimap的使用

3.5 在OJ中的使用

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一、关联式容器

        一般我们之前所学习的vector、list、daque、forword_list(C++11)等容器，都是序列式容器，因为底层是线性序列的数据结构，里面存储的是元素本身。

        关联式容器也是存储型容器，但是与序列式容器不同的是，关联式容器一般存储的是键值对——<key,value>,在数据检索时比序列式容器雄效率更高。

二、键值对

        一种类或者结构体，用来表述具有一一对应关系的两个值，一般存在两个成员变量key和value，key表示键值，用与检索，比较，排序，value表示key对应的数据或信息。

        例如：建立一个汉英对应的字典，每一个英文单词都有对应的中文含义，将英文单词作为key值，value作为对应的中文含义，英文单词与中文含义是一一对应的关系，在此字典中，即可以通过英文找到其中文含义。

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(T1()),second(T2()){}
}

三、树形结构的关联式容器

        根据应用场景的不同，STL总共实现了两种不同结构的管理式容器：树型结构和哈希结构。树型结构的关联式容器主要有四种：map，set，multimap，multiset。这四种容器的特点是都使用了平衡搜索二叉树（红黑树）作为其底层结果，容器中的元素是一个有序的序列（key值排序）。下面依次介绍每一个容器。

        3.1 set

        3.1.1 set介绍

set文档

        翻译：

        1、set是按照一定次序存储元素

        2、在set中，value与key相同，即是唯一的，key不可修改，但是可以插入或者删除

        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(红黑树)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由构成的键值对<value,value>。

        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(为什么?)

        8. set中的底层使用二叉搜索树(红黑树)来实现。

3.1.2 set的使用

        1. set的模板参数列表

 T: set中存放元素的类型，实际在底层存储的键值对。

Compare：set中元素默认按照小于来比较（升序）

Alloc：set中元素空间的管理方式，使用STL提供的空间配置器管理

        2. set的构造

        按参数列表分类：默认构造、按迭代器范围构造、拷贝构造

        3. set的迭代器(类型是双向迭代器)

         4. set的容量

         5.set修改操作

声明：

重点：在set中插入元素x，实际插入的是<x,x>构成的键值对，如果插入成功，返回<该元素在set中的位置，true>，如果插入失败，说明x在set中已经存在返回<x在set中的位置，false>

value_type是类模板中的第一个参数的别名

声明：

 （1）删除位置上的元素    （3）删除迭代器范围的元素        （2）删除值为val的元素，并返回哥数

声明：

交换两个set中的元素

声明：

清空元素

        6、operator

• find：传递key，返回指向位置的迭代器，count（）:传递key，返回个数，（set中仅有一哥元素）
• lower_bound：传递key，返回在set序列中的第一个元素位置的迭代器，
• upper_bound:传递key，返回在set序列中的最后一个元素的下一个位置的迭代器， 上述两函数实现左闭右开区级，满足函数区间需求。
• equal_range:转递key，返回该元素区间边界的迭代器组成的一个键值对，第一个是lower_bound,第二个是upper_bound.

7. set的使用举例

#include<set>
#include<iostream>
#include<set>
using std::cout;
using std::endl;
using std::set;
void test()
{int array[] = { 1,1,1,1,1,3,1,23,3,3,2,13,2,23,3,23,3,1,2,1,1,2,1,2,567,5,7,6,5 };set<int> s(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));cout << s.size() << endl;for (int e : s){cout << e << " ";}cout << endl;//逆向打印for (set<int>::reverse_iterator it = s.rbegin(); it != s.rend(); it++){cout << *it << " ";}cout << endl;//统计次数cout << s.count(3) << endl;
}int main()
{test();return 0;
}

3.2 map

3.2.1map介绍

map文档

翻译：

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识元素，用于find查找，value中存储与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绑定到一起，其为pair类实例化取别名。

typedef pair<const key,T> value_type;

3、在内部，map中的元素是按照键值key来比较排序，

4、map中通过键值访问单一元素通常比unorder_map容器慢，但map允许对元素进行直接迭代，也就是说可以遍历访问，得到一个有序序列。

5、map支持下标访问符，即在[]中放入key，可以直接找到与key对应都的value

6、map通常底层实现为平衡二叉树，即红黑树

3.2.2map的使用

1.map的模板参数说明

key对应键值类型，

T对应value类型，

compare比较器的类型，缺省按找小于比较，升序序列，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），需要用户自己显示传递比较规则（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

2. map的构造

 空参数列表构造，迭代器范围构造、拷贝构造

3. map的迭代器（类其他容器）

 4. map的容量与元素访问

•  empty:无参，空返回true，否则返回false
• size：无参，返回元素个数
• operator[]:参数是键值key，返回value的引用

注意：如果键值key在map中不存在，则插入一个新的键值对元素，键值为key，value的值为对应类型的默认构造。

• at():同operator[]

5. map中元素的修改

• insert：参数为键值对（pair类型），返回一个键值对，键值对first为插入位置（类型iterator），second为bool类型，表示插入是否成功。
• erase：①参数为元素位置，返回void，②参数为迭代器范围，删除范围中的元素
• swap：交换两个map中的元素，this*与参数交换，参数为map类型，返回void
• clear：清空map

6、operator

• find：找键值key的位置，参数为键值key，返回位置迭代器
• count：参数为key，返回键值key的个数，为1或0
• lower_bound:参数为key，返回第一个key的位置迭代器
• upper_bound:参数为key，返回最后一个key的下一个位置迭代器
• equal_bound:参数为key，返回键值对，类型为pair<map<key,value>::iterator,map<key,value>::iterator>,first为第一个key的位置迭代器，second是最后一个key的下一个位置迭代器

 【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

3.3.1 multiset的介绍

[翻译]：

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。（与set的区别）

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. mtltiset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是中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$O(log_2 N)$

7. multiset的作用：可以对元素进行排序

总结：注意与set的区别，insert：返回为迭代器，不是键值对pair<iterator,bool>,仅iterator

3.4 multimap

3.4.1 multimap的介绍

翻译： 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

3.4.2 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(同学们可思考下为什么?)。无法返value.

4. 使用时与map包含的头文件相同：

3.5 在OJ中的使用

692. 前K个高频单词 - 力扣（LeetCode）

349. 两个数组的交集 - 力扣（LeetCode）