【C++】map详解（键值对的概念，与multimap的不同）

目录

00.引言

set 和 map 的区别

键值对的概念

01.map容器

主要特性

常用操作

主要用途

02.multimap容器 

特性

常用操作

用途

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00.引言

set 和 map 的区别

set 和 map 都是C++标准模板库（STL）中的容器，它们的区别如下：

• set 是一个集合容器，存储的是唯一的元素，元素本身就是它的值，且元素按照某种顺序进行存储。set 不允许存储重复元素，常用于去重场景。

• map 是一种键值对容器，存储的是成对的数据（key-value pairs），其中键（key）是唯一的，值（value）可以重复。map 主要用于通过键快速访问对应的值。

键值对的概念

键值对（Key-Value Pair）是指一种数据结构，其中每个数据项都由两个部分组成：键（key）和值（value）。键是唯一的，通过键可以快速找到对应的值。键值对的应用广泛，特别是在映射、查找、统计和数据关联等场景中。

键值对的特性

        键是唯一的：在键值对中，每个键都是唯一的，不能有重复的键。

        值可以重复：虽然键是唯一的，但对应的值可以重复，即多个键可以映射到相同的值。

例如，在 map 容器中：

map<string, int> myMap;
myMap["apple"] = 10;  // "apple" 是键，10 是值
myMap["banana"] = 20;
myMap["apple"] = 20;  // 值可以被修改，也可以重复

01.map容器

map 是一种存储键值对的关联容器，底层通过红黑树实现，元素按照键进行排序，其提供了高效的插入、删除和查找操作。

主要特性

• 键值对存储：每个元素由一个键和一个值组成，键通过某种排序规则存储，且键是唯一的。

• 自动排序：map 中的元素默认按照键的升序排序。可以使用自定义比较函数改变排序方式。

• 查找效率：map 使用红黑树（平衡二叉搜索树）作为底层结构，查找、插入和删除操作的时间复杂度为 O(log n)。

常用操作

1.插入元素：通过下标运算符 [] 或 insert 方法插入键值对：

map<string, int> myMap;
myMap["apple"] = 10;  // 插入键为 "apple"，值为 10 的键值对
myMap.insert(make_pair("banana", 20));  // 使用 insert 插入键值对

要明白下标运算符 [] 是如何完成插入操作的，就要了解其底层逻辑，下图是官方的说明：

具体的说，如果 myMap[ k ] 此时元素k的键已存在，就会返回其对应的值的引用，既可以查看也可以修改；如果元素k的键不存在，则会插入一个元素k的新键，也会返回对应值的引用（默认为0）

2.查找元素：使用 find 方法查找键对应的值，返回指向键值对的迭代器，如果找不到对应的键，那么会返回一个指向 map 末尾的迭代器 map.end()：

auto it = myMap.find("apple");
if (it != myMap.end()) {cout << it->first << ": " << it->second << endl;
}

3.删除元素：使用 erase 方法删除指定键的元素：

myMap.erase("apple");

4.遍历元素：可以通过迭代器遍历 map 中的所有键值对：

for (const auto& pair : myMap) {std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl;
}

主要用途

1.关联数组：将一个键映射到一个值，常用于模拟字典或关联数组。

2.统计频率：可以用来统计元素出现的次数，如统计单词的出现频率。

3.数据映射：适合用于需要快速查找键值对应关系的场景，比如用户 ID 与姓名的映射。

02.multimap容器 

在 C++ 标准模板库（STL）中，map 和 multimap 存储的是键值对（key-value pairs），但它们之间有显著的区别：

键的唯一性：

map：键是唯一的，每个键只能对应一个值。如果插入一个已经存在的键，新值会替换旧值

multimap：允许键重复，即同一个键可以对应多个值。它适用于需要存储相同键的多个值的场景。

特性

multimap 适合用于存储一对多关系的数据。

键可重复：multimap 中的键不必唯一，同一个键可以对应多个值。

自动排序：multimap 和 map 一样，键默认是按升序自动排序的。

查找效率：和 map 一样，multimap 的查找、插入、删除操作的时间复杂度都是 O(log n)。

常用操作

1.插入操作：使用 insert 方法插入键值对，支持同一个键插入多个不同的值。

multimap<string, int> myMultimap;
myMultimap.insert(make_pair("apple", 10));
myMultimap.insert(make_pair("apple", 20));  // 允许相同键插入

注意：multimap 不能 使用 [] 运算符进行插入或访问。

这是因为 multimap 允许键重复，而 [] 运算符需要确保键是唯一的。[] 在 map 中的行为是根据键查找对应的值，如果键不存在就插入一个新的键值对并返回引用，这种行为与 multimap 的多键特点冲突。

2.查找元素：

a. 使用 find 查找第一个匹配的键。

b. 使用 equal_range 方法查找某个键对应的所有值，返回一个范围（pair of iterators）。

auto range = myMultimap.equal_range("apple");
for (auto it = range.first; it != range.second; ++it) {cout << it->first << ": " << it->second << endl;
}

3.删除元素：使用 erase 方法删除某个键的所有值或单个键值对

   删除所有键值对:

myMultimap.erase("apple");  // 删除所有 "apple" 的键值对

   删除单个键值对：通过迭代器遍历删除

    auto it = myMultimap.find("apple");for (; it != myMultimap.end(); ++it) {if (it->second == 20) {myMultimap.erase(it);  // 通过迭代器删除该键值对break;}}

或者：通过范围迭代删除特定键值对

    // 获取 "apple" 键的范围auto range = myMultimap.equal_range("apple");// 在范围内查找并删除值为 20 的键值对for (auto it = range.first; it != range.second; ++it) {if (it->second == 20) {myMultimap.erase(it);  // 通过迭代器删除break;}}

4.遍历元素：可以像遍历 map 一样遍历 multimap 中的所有键值对。

for (const auto& pair : myMultimap) {std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl;
}

用途

1.一对多映射：multimap 适合用于一对多的映射关系，比如在存储课程和学生名单时，一个课程可以有多个学生。

2.多重计数：当需要统计多个相同键对应不同值的情况时，multimap 是一种便捷的工具。

以上就是map和multimap的相关知识总结，欢迎在评论区留言，觉得这篇博客对你有帮助的，可以点赞收藏关注支持一波~😉