C++第十节：map和set的介绍与使用

 

【本节要点】

• 1.关联式容器
• 2.键值对
• 3.map介绍与使用
• 4.set介绍与使用
• 5.multimap与multisedd的介绍与使用

一、关联式容器：数据管理的核心利器

关联式容器是STL中用于高效存储和检索键值对（key-value pair）的数据结构，其底层基于红黑树（Red-Black Tree）实现，具备以下特性：

• 有序性：元素按**键（key）**自动排序（默认升序）。
• 对数时间复杂度：插入、删除、查找操作均为 O(logN)。
• 键的唯一性（仅Map和Set）：每个键唯一存在，Multimap和Multiset允许重复键。

应用场景：

• 数据库索引（如MySQL的B+树索引）
• 配置参数映射（如INI文件解析）
• 单词频次统计
• 唯一元素集合管理

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二、键值对（Key-Value Pair）

概念键值对是关联式容器的核心单元，通过键（Key）快速定位值（Value），适用于“一对一”或“一对多”映射场景。

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(a), second(b){}
};

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三、Map：高效键值映射

3.1 核心特性

• 唯一键：每个键只能对应一个值。
• 自动排序：元素按键升序存储（可自定义比较函数）。

 3.2 map的构造

3.3  map的迭代器

3.4  map的容量与元素访问

 3.5. map中元素的修改

3.6 map小结

• 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。

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四、Set：唯一元素集合

4.1 核心特性

• 元素即键：存储不重复的元素，仅支持按值查找。
• 自动去重：插入重复元素无效。

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4.2 set的构造

 4.3 set的迭代器

4.4 set的容量

4.5 set修改操作

4.6 应用场景

• 用户ID去重
• 集合运算（如set_intersection、set_union）

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五、Multimap与Multiset：支持重复键的扩展容器

容器	键是否唯一	值是否唯一	适用场景
Multimap	否	是	邮件地址分组、学生课程映射
Multiset	否	否	单词频次统计、学生成绩排名

容器	插入/删除	查找	键是否唯一	是否允许修改键	适用场景
Map	O(logN)	O(logN)	是	否	需要键值映射的场景
Set	O(logN)	O(logN)	是	否	唯一元素集合管理
Multimap	O(logN)	O(logN)	否	否	一对多映射（如用户-角色）
Multiset	O(logN)	O(logN)	否	否	允许重复的统计场景

选型建议：

• 若需键值映射且键唯一，优先选择Map。
• 若仅需存储唯一元素，使用Set。
• 若存在一对多关系，选用Multimap（如用户-邮件地址）。

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六、总结

Map和Set作为基于红黑树的关联式容器，提供了平衡的时间复杂度和有序性保障，适用于需要高效查找和唯一性管理的场景。开发者需根据实际需求权衡有序性、唯一性及性能因素，灵活选择容器类型（Map vs unordered_map、Set vs Multiset），并合理使用API以避免潜在陷阱（如下标操作副作用）。深入理解其底层原理，有助于在复杂系统中设计高效的数据结构。

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以上就是关于树型结 构的关联式容器主总结，如果有发现问题的小伙伴，请在评论区说出来哦。后面还会持续更新C++相关知识，感兴趣请持续关注我哦！！