C++：关联容器（set,multiset,map,multimap）

关联容器（associative container）是对容器概念的一种改进.

关联容器将值与键关联在一起，并使用键来查找值。

例：值可以是表示员工信息（如姓名，电话，地址，性别，健康计划等）的结构体，而键可以是唯一的员工编号。为获取员工信息，程序使用键查找员工结构。

关联容器的优点：

提供了对元素的快速访问，也允许插入新元素，但不能指定元素的插入位置（原因是关联容器通常用于确定数据放置位置的算法，以便能快速检索信息）

关联容器通常是使用某种树实现的。树是一种数据结构，其根节点链接到一个或两个节点，而这些节点又链接到一个或两个节点，从而形成分支结构。

像链表一样，节点使得添加或删除数据比较简单，但对于链表，树的查找速度更快。

STL提供了4种关联容器：

set ：

multiset ： 这两种头文件都为set

map ：

multimap ：这两种头文件都为map

set：是其中最简单的关联容器,其值类型与键相同，键是唯一的，这意味着集合中不会有多个相同的键。对于set来说，其值就是键

multiset：类似于set,只是可能有多个值的键相同。

map：其值与键的类型不同，键是唯一的，每个键只对应一个值。

multimap：类似于map,只是一个键可以与多个值关联。

1）set示例：

set A; //可以带第二个参数（可 选），默认情况使用模板less<>

set > A; // older implementation

#include 
#include 
#include 

int main()
{
	using namespace std;
	const int N = 6;
	string s1[N] = {"buffoon", "thinkers", "for", "heavy", "can", "for"};//注意这里有两个相同的for
	set A(s1, s1 + N);//set不仅去重，还按升序排序
	ostream_iterator out(cout, " ");
	copy(A.begin(), A.end(), out);//buffoon can for heavy thinkers 
	cout << endl;
	return 0;
}

数学还为set定义了一些标准操作，如

并集：包含两个集合合并后的内容。如果两个集合包含相同的值，则这个值在并集中只出现一次，因为set的键是唯一的。

    set_union()函数接受5个迭代器参数，前2个迭代器定义了第一个集合的区间，后2个迭代器定义了第二个集合的区间，最后一个迭代器是输出迭代器，指出将结果集合复             制到什么位置。

    set_union(A.begin(), A.end(), B.begin(), B.end(), ostream_iterator(cout, " "));//显示

       set_union(A.begin(), A.end(), B.begin(), B.end(), C.begin());//放入C集合中，这种做法是错误的

    原因有两个：

            1）首先，关联集合将键看作常量，所以C.begin()返回的迭代器是常量迭代器，不能用作输出迭代器。

            2）其次，与copy()相似，set_union()将覆盖容器中已有的数据，并要求容器有足够的空间来容纳新信息。C是空的，不能满足这种要求。

            但模板insert_iterator可以解决这两个问题，它可以将复制转换为插入。另外，它可以模拟输出迭代器，可以用它将信息写入容器。

            所以这里可以创建一个匿名insert_iterator，将信息复制给C，如：

    set_union(A.begin(), A.end(), B.begin(), B.end(), insert_iterator >(C, C.begin()));

交集：包含两个集合都有的元素。

            set_intersection()，用法与set_union类似

差集：两个集合的差是第一个集合减去两个集合都有的元素。

            set_difference()，用法与set_union类似

STL提供了支持这些操作的算法。它们是通用函数，并非只用于set对象。

所以set对象都自动满足这些算法的先决条件，即容器是经过排序的。

两个有用的set方法：

lower_bound()：将键作为参数返回一个迭代器，该迭代器指向集合中第一个不小于键参数的成员。

upper_bound()：将键作为参数返回一个迭代器，该迭代器指向集合中第一个大于键参数的成员。

作用：可以获取一个包含合集的区间。

set中因为会自动排序，所以只需指定插入的信息，不需指定插入位置。

关于上述说明的实例应用：

#include 
#include        // set
#include     // string
#include  //set_union
#include 
int main()
{
	using namespace std;
	const int N = 6;
	string s1[N] = {"buffoon", "thinkers", "for", "heavy", "can", "for"};//注意这里有两个相同的for
	string s2[N] = {"metal", "any", "food", "elegant", "deliver", "for"};

	set A(s1, s1 + N);//set不仅去重，还按升序排序
	set B(s2, s2 + N);
	ostream_iterator out(cout, " ");
	
	cout << "Set A:\n";
	copy(A.begin(), A.end(), out);//buffoon can for heavy thinkers 
	cout << endl;

	cout << "Set B:\n";
	copy(B.begin(), B.end(), out);//any deliver elegant food for metal
	cout << endl;

	cout << "Union of A and B:\n";
	set_union(A.begin(), A.end(), B.begin(), B.end(), out);
	//any buffoon can deliver elegant food for heavy metal thinkers
	cout << endl;

	cout << "Intersection of A and B:\n";
	set_intersection(A.begin(), A.end(), B.begin(), B.end(), out); //for
	cout << endl;

	cout << "Difference of A and B:\n";
	set_difference(A.begin(), A.end(), B.begin(), B.end(), out);//buffoon can heavy thinkers
	cout << endl;

	set C;
	cout << "Set C:\n";
	set_union(A.begin(), A.end(), B.begin(), B.end(),
		insert_iterator >(C, C.begin()));//将A与B的并集放入C集合中
	copy(C.begin(), C.end(), out); 
	//any buffoon can deliver elegant food for heavy metal thinkers
	cout << endl;

	string s3("grungy");
	C.insert(s3);
	cout << "Set C After insert s3:\n";
	copy(C.begin(), C.end(), out);
	//any buffoon can deliver elegant food for grungy heavy metal thinkers
	cout << endl;

	cout << "Showing a range:\n";
	copy(C.lower_bound("ghost"), C.upper_bound("spook"), out);
	//grungy heavy metal
	cout << endl;
	return 0;
}

multimap示例：

multimap codes; //#1

第三个参数是可选的，指出用于对键进行排序的比较函数或对象。在默认情况下，使用模板less()，该函数将键类型用作模板参数类型。

实际的值将键类型与数据类型结合为一对，pair，

如果keytype是键类型，datatype是存储的数据类型，则值类型为pair,  如#1处，codes的对象的值的类型为pair;

假设用区号作为键来存储城市名，则

pair item(213, "Los Angeles"); //声明一个
codes.insert(item); //插入

也可以创建匿名对象来写：

codes.insert(pair (213, "Los Angeles"));

因为数据项是按键排序的，所以不用指出插入位置。

访问里面的内容：

cout << item.first << " " << item.second << endl;

first表示键值，second表示数据信息。

equal_range()用键作为参数，且返回两个迭代器，它们返回的区间与该键匹配。为返回这两个值，该方法将封装在一个pair对象中，这里pair的两个模板参数都是迭代器

 如打印codes对象中区号为718的所有城市：

pair::iterator, multimap::iterator> range = codes.equal_range(718);
std::multimap::iterator it;
for (it = range.first; it != range.second; ++it)
	cout << (*it).second << endl;

如用C++11的自动推断功能，则：

auto range =  = codes.equal_range(718);
for (auto it = range.first; it != range.second; ++it)
	cout << (*it).second << endl;

也可使用typedef 来简化代码；

#include 
#include 
#include 

无序关联容器（C++11）

无序关联容器也是对容器概念的另一种改进。与关联容器一样。

底层区别：关联容器是树结构，无序关联容器是基于数据结构哈希表的，其目的在于提高添加与删除元素的速度以及提高查找算法的效率。

有4种无序关联窗口：

1）unordered_set

2）unordered_multiset

3）unordered_map

4）unordered_multimap