C++ Primer 笔记+习题解答(十一)

今天是第十一篇笔记，主要内容是关联容器。关联容器的涉及到的内容相比顺序容器是很少的，所以篇幅也是比较短小的。但是一些细节方面的问题还是比较晦涩的，经过一番挣扎后，我还是决定先放弃比较困难的部分。好读书不求甚解从某些层面来说也许是好事，有些东西真的需要一定基础才能理解透彻。在本节中，书上对无序容器的介绍很少，尤其是哈希相关的内容，基本就是一笔带过。

有错误 请指正 谢谢

1.引言：

• 关联容器和顺序容器有着根本差异：

关联容器中的元素按照关键字来保存和访问，顺序容器中的元素是按照它们在容器中的位置来顺序保存和访问的。关联容器支持高效的关键字查找和访问。

• 关联容器分为两类：

map 和 set。map也叫关联数组和映射类型，set称为集合类型。可以参考其中的数学意思。

map是关键字-值，成对存在，但是set中关键字就是值，是以单个元素的形式存在。

• 新版标准库提供了8个关联容器：

主要的异同有三点：

1.是map或是set. 2.是否允许重复关键字(multi 前缀)。3.是否有序(unordered前缀)。

在无需容器中，元素是依靠哈希函数进行组织的。

头文件主要区分在无序和有序，同关键字是否重复无影响。有序容器的头文件是map&set.无序是对应的unordered_map&unordered_set.

2.使用关联容器：

• 1.map:关键字-值，存在一种映射关系。 set :关键字即是值，也叫集合类型。

• 2.凡是顺序容器中位置相关的操作，在关联容器中都是不支持的，意义不大。因为关联容器中同位置无关。

• 3.关联容器中的迭代器都是双向的。

• 4.定义关联容器：

map:要同时指明关键字类型和值类型，即同时在尖括号中提供两种类型信息。

set:只需要指明关键字类型。

都存在默认构造函数，即允许创建空容器。

初始化有两种：拷贝或者范围初始化.范围一般是指花括号列表或者迭代器范围。拷贝是指想匹配的容器之间的互相拷贝初始化。

multimap/multiset：主要区别在于此两种是允许关键字重复的。带multi前缀的是允许重复关键字的。

• 2.1关键字类型的要求：

有序关联容器中对其关键字类型有要求：必须是定义了元素的比较方法，不然如何区分有序。默认是使用<进行比较，但是可以自定义操作进行替代。

使用自定义关键字类型的比较函数用来组织容器中的元素，这个时候比较操作也成为类型的一部分，这个时候需要在方括号中提供自定义操作。

mutimap book(Compare);                                                                                

这个地方使用的是函数指针类型，是可调用类型之一。在实例化的时候需要加上相应的函数名，此时的函数名自动转换为指针类型。

• 2.2 pair类型：

pair的英文解释是一对。是一种标准库类型，定义在头文件utility中，pair中的数据成员都是public的。

示例：

pair spair{"Max","Cy"};

其中两个成员分别被命名为first和second成员。我们可以通过.运算符进行访问：

cout<

make_pair()函数：用给定的数据构建一个pair，其中类型可以由值类型提供。

auto pa=make_pair("Max","Cy");//可以推断出类型。

3.关联容器的操作：

key_type;  //关键字类型。
value_type; //值类型。
mapped_type;//map特有类型。同key_type构成了一对。

• 3.1关联容器的迭代器：

解引用其迭代器会得到一个值类型，即上面提到的value_type.

key_type类型是const的，所以set的迭代器是const的。所以对其进行写的操作是无意义的。

遍历关联容器：支持begin和end成员,输出是按字典序排列的，因为一开始的时候就用了<进行比较。

• 3.2添加元素：

关联容器的insert成员可以添加一个元素或者一个范围。当添加重复关键字的时候，对不允许关键字重复的容器来说，是无影响的。

当接受一个范围（迭代器范围或者初始值列表）时，不允许关键字重复时，只会插入第一个带此关键字的元素。

当map中使用insert插入元素时，会返回一个pair类型，可以用来检测是否插入成功。first成员是一个迭代器，指向插入的元素。second成员是bool用来表示是否插入成功。

• 3.3删除成员：

c.erase(k);删除关键字为k的元素，返回删除元素的个数。
c.erase(p);删除迭代器p指向的元素，返回指向下一个元素的迭代器。
c.erase(b,e); 删除迭代器b,e之间的元素，返回迭代器e.注意区间是左闭合。

• 3.4 map的下标操作：

只有map和unordered_map提供了下标操作。至于允许关键字重复的容器，使用关键字下标会有冲突。

map的下标操作有两种：类似数组的和at函数。

map的下标接受一个关键字，返回一个值类型，若此关键字不存在则会插入此不存在的关键字，并且对值执行值认初始化。

因为下标可能插入元素，故只能对非const的map执行此操作。

但是使用at函数的时候不会出现此状况，当关键字不存在的时候会抛出一个异常。

• 3.5访问元素：

提供了多种访问元素的方法：

c.find(k);
c.count(k);
c.lower_bound(k);
c.upper_bound(k);
c.equal_range(k);

具体的含义解释可以参考书籍或者谷歌上的资料。

4.无序容器：

不再使用<来组织元素，而是通过使用一个哈希函数和一个关键字类型上的==运算符。

管理桶：无序容器在存储上组织为一个桶，每个桶保存0个或者多个元素。无序容器使用一个哈希函数将元素映射到桶。为了访问一个元素，首先计算元素的哈希值，它指出应该搜索哪个桶。容器将具有一个特定哈希值的元素都存储到一个桶中。

无序容器对关键字类型的要求：

默认情况下使用==运算符比较元素，同时也会使用一个hash类型对象来生成每个元素的哈希值。

5.总结：

定义了8个容器类型，区分点在三个维度上：1.是map or set.2.是否有multi.3.是否有unordered.

有序容器使用比较函数来比较关键字，从而元素是有序的。

无序容器使用hash 和一个==运算符来组织元素。

无论是有序还是无序的，相同关键字的元素的都是相邻存储的。

6.习题解答：

11.1

不同：最显著的区别就是map之中存在一种映射关系，而是vector却没有。

11.2

1.最适合用list:需要在任何位置插入元素。
2.最适合用vector:只需要在链表尾部进行操作。
3.最适合用deque:需要在头尾操作。
4.最适合用map:两种类型之间存在映射关系。
5.最适合用set:用于排除某种情况，需要对关键字进行高效查找。

11.3

#include 
#include 

11.4

#include 
#include 

11.5

map是映射类型，而set是集合类型。
选择的时候依据自己的数据之间时候存在默认关系。

11.6

set是一种集合类型，list是双向链表，数据之间是串起来的。选择依据是是否要进行插入删除等操作。

11.7

#include 
#include 

11.8

set自身带有不重复的特点，即使重复的单词被添加进去也不会影响到set.
#include 
#include 
#include
using namespace std;
int main(){
    vector svec = { "aa", "bb", "cc" };
    string word;
    auto f = [&](){cout << "Enter strings " << endl;
    cin >> word;
    return word != "@q"; };
    while (f()){
        for (auto x : svec){
            if (x == word)
                cout << "excluded!" << endl;
            else
                svec.push_back(word);
        }
    }
    system("pause");
    return 0;
}

11.9

map>  map_var;
map> map_var;//也许用size_t更好一点。 

11.10

取决于迭代器是否定义了<操作。vector的迭代器定了此操作，但是list没有定义。

11.11

使用函数指针即可。
bool(*compreIsbn)(const Sales_data& lhs, const Sales_data& rhs) = compreIsbn;

11.12

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

11.13

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

11.14

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

11.15

key_type: int;
mapped_type: vector;
value_type: pair>;

11.16

#include 

11.17

第二个不合法。因为其未定义push_back操作。

11.18

const_iterator.

11.19

using compare=bool (*)(const Sales_data& lhs,const Sales_data& rhs);
multiset::iterator iter=bookstore.begin();

11.20

#include 
#include 
#include
#include 

11.21

同上面函数功能等价，统计单词个数，只是写的比较简便。

11.22

argument:pair>;
return type: pair>::iterator,boo>;

11.23

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

11.24

在原先是空的map中插入一个关键字是0，值为的1的元素。

11.25

报错。应为容器为空，不可以使用下标运算符。

11.26

//下标类型：key_type;
//返回类型：mapped_type.
#include 

11.27

统计出现的次数用count.
查找是否存在用find。

11.28

#include 

11.29

lower_bound可能指向尾后迭代器或者返回一个指向大于给定元素的迭代器。
upper_bound如果容器中没有大于给定值的元素，那么会返回尾后迭代器，否则返回一个指向大于给定值的迭代器。
equal_range可能会返回一个pair类型，first和second成员都是尾后迭代器。

11.30

因为返回的是pair类型，pos.first表示返回的pair中的第一个迭代器。然后迭代器用箭头运算符符访问map中pair的元素。

11.31

#include 

11.32

#include 

11.33

#include 
#include 
#include 

11.34

如果用下标：使用at函数，会抛出异常；使用[]下标，那么会把不存在的元素插进map中。
以上两种行为都不符合自己的要求。

11.35

使用下标会把最后一个匹配的插入进去；
使用insert函数会把第一个匹配的插入进去。

11.36

没有任何问题。关键字和空字符之间形成了一种映射关系。
测试的时候只需要在转换规则里面添加一行就可以了。

11.37

书本搬运计划：
1.在关键字类型没用明显的序关系的时候。
2.某些情况下，维护元素的代价非常高。
有序的优势当然是有顺序。

11.38

#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;
int main(){
	unordered_map word_count;
	string word;
	while (cin>>word){
		++word_count[word];
	}
	for (const auto& x : word_count){
		cout << x.first << "occurs " << x.second << ((x.second > 1) ? " times " : " time " )<< endl;
	}
	return 0;
}

单词转换程序留待上面的空缺习题一起解决。

7.总结： 

    看了好多关于学习C++的评价，都说是一种自虐和舔伤口的行为。在开始看C++ Primer这本书的时候，当时也是信心慢慢，可是看到后面越发觉得艰难，所以我决定改变下计划，先把简单的看完，然后集中精力攻克复杂知识。另外给大家发个福利，是大神做的答案然后在git上公开的。另外这位大神在豆瓣上建立了讨论组，大家搜一下就可以看见了。

答案链接。

End