C++ map与set的学习

1. 关联式容器

在初阶阶段，我们已经接触过STL中的部分容器，比如：vector、list、deque、

forward_list(C++11)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。

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<key, value>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

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。比如：现在要建立一个英汉互译的字典，那该字典中必然有英文单词与其对应的中文含义，而且，英文单词与其中文含义是一一对应的关系，即通过该应该单词，在词典中就可以找到与其对应的中文含义。

template <class T1, class T2>
struct pair
{
typedef T1 first_type;  //key
typedef T2 second_type; //value
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

在STL中键值对就是一个泛型的类，pari-->first(key) second(value)

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。下面一依次介绍每一个容器。

4.map

4.1 map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通常用于排序和惟一地标识元素，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，并且在map的内部，key与value通过成员类型value_type绑定在一起，为其取别名称为pair:typedef pair<const key, T> value_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：平衡二叉搜索树(红黑树))。

4.2map使用

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

4.3 map的构造

4.4 map的迭代器

4.5 map的容量与元素访问

void TestMap1()
{map<string, string> m1;// C++11map<string, string> m2{ {"apple", "苹果"},{"orange", "橘子"},{"pear", "梨"} };map<string, string> m3(m2.begin(), m2.end());
}void TestMap2()
{map<string, string> m;pair<string, string> kv("pear", "梨");m.insert(kv);// vector(size_t n, const T& data = T())m.insert(pair<string, string>("grape", "葡萄"));m.insert(pair<string, string>("apple", "苹果"));m.insert(make_pair("orange", "橘子"));m.insert(make_pair("banana", "香蕉"));cout << m.size() << endl;// 如果key存在，返回与key对应的valuecout << m["orange"] << endl;// 如果key不存在，则使用key与默认的value组成键值对// 插入到map中，然后返回该key对应的默认value// <"watermelon", "">cout << m["watermelon"] << endl;m["watermelon"] = "西瓜";// 范围for || 采用迭代器遍历，最终得到的都是关于key的有序序列// 因为他们底层都是中序遍历// 范围forfor (auto& e : m){cout << e.first << "--->" << e.second << endl;}cout << "=========================" << endl;m.insert(make_pair("orange", "橙子"));// std::map<std::string, std::string>::iterator it = m.begin();auto it = m.begin();while (it != m.end()){cout << it->first << "---->" << it->second << endl;++it;}
}

【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。

5.multimap

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。

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

4. 使用时与map包含的头文件相同：

6.set与multiset的使用

1. multiset中再底层中存储的是<value, value>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

演示set与multiset的不同

#include <set>void TestSet()
{// set去重+排序int array[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0 };set<int> s(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));for (auto e : s){cout << e << " ";}cout << endl;// multiset:排序multiset<int> ms(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));}
int main()
{TestSet();return 0;
}