C++中map和set的简介及使用详解

目录

• 关联式容器
• 键值对
• set
• set的介绍
• set的使用
• multiset
• map
• map的介绍
• map的使用
• map构造
• map的插入
• map的[]运算符重载
• multiset

关联式容器

关联式容器包括序列式容器和关联式容器

序列式容器： 底层为线性序列的数据结构，里面存储的是元素本身，包含vector、list、deque、forward_list(C++11)等。
关联式容器： 里面存储的是结构的键值对，在数据检索时比序列式容器效率更高，包含set、map、unordered_set、unordered_map等。

注意： stack、queue和priority_queue属于容器适配器

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。

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。

SGI-STL中关于键值对的定义：

template 
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)
	{}
};

set

set的介绍

• set是按照一定次序存储元素的容器。
• 在set中，元素的value必须是唯一的。set中的元素不能在容器中修改(元素总是const)，但是可以从容器中插入或删除它们。
• 在内部，set中的元素总是按照其内部比较对象(类型比较)所指示的特定严格弱排序准则进行排序。
• set容器通过key访问单个元素的速度通常比unordered_set容器慢，但它们允许根据顺序对子集进行直接迭代。
• set在底层是用二叉搜索树(红黑树)实现的。

注意：

• 与map/multimap不同，map/multimap中存储的是真正的键值对，set中只放value，但在底层实际存放的是由构成的键值对。
• set中插入元素时，只需要插入value即可，不需要构造键值对。
• set中的元素不可以重复(因此可以使用set进行去重)。
• 使用set的迭代器遍历set中的元素，可以得到有序序列
• set中的元素默认按照小于来比较
• set中查找某个元素，时间复杂度为：logN

set的使用

set的模板参数列表

T: set中存放元素的类型，实际在底层存储的键值对。
Compare：set中元素默认按照小于来比较
Alloc：set中元素空间的管理方式，使用STL提供的空间配置器管理

set的构造

函数声明	功能介绍
set (const Compare& comp = Compare(), const Allocator& =Allocator());	构造空的set
set (InputIterator first, InputIterator last, const Compare& comp = Compare(), const Allocator& = Allocator() );	用[first, last)区间中的元素构造set
set ( const set& x);	set的拷贝构造

set中常用的成员函数

成员函数	功能
insert	插入元素
erase	删除元素
find	查找元素
size	获取容器中元素的个数
clear	清空容器
empty	判空
swap	交换两个容器中的数据
count	获取某个元素的个数

使用示例

int main()
{
	set s;
	//插入元素(自动去重）
	s.insert(1);
	s.insert(4);
	s.insert(3);
	s.insert(3);
	s.insert(2);
	s.insert(2);
	s.insert(3);
	//遍历容器
	for (auto e : s)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	//查找元素
	set::iterator pos = s.find(3);
	//删除元素
	s.erase(pos);// 删除元素3
	s.erase(4);
	//容器大小
	cout << s.size() << endl;
	//清空容器
	s.clear();
	//容器判空
	cout << s.empty() << endl;
	//交换两个容器的数据
	set tmp{ 10, 20, 30, 40 };
	s.swap(tmp);
	//容器中值为2的元素个数
	cout << s.count(2) << endl;

	cout << endl;
}

运行结果如下

set中迭代器相关函数

成员函数	功能
begin	返回set中起始位置元素的迭代器
end	返回set中最后一个元素后面的迭代器
rbegin	返回set第一个元素的反向迭代器
rend	返回set最后一个元素下一个位置的反向迭代器

使用示例

void test_set()
{
	set s;
	//插入元素
	s.insert(1);
	s.insert(4);
	s.insert(3);
	s.insert(3);
	s.insert(2);
	s.insert(2);
	s.insert(3);
	//遍历容器（正向迭代器）
	set::iterator it = s.begin();
	while (it != s.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
	//反向迭代器
	set::reverse_iterator rit = s.rbegin();
	while (rit != s.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		rit++;
	}
	cout << endl; 
}

运行结果如下

multiset

multiset和set的区别是multiset允许数据冗余，即multiset中允许存在数据相同的元素，而set不能。

void test_set()
{
	set s;
	s.insert(1);
	s.insert(3);
	s.insert(4);
	s.insert(2);	
	s.insert(2);
	for (auto e : s)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	multiset ms;
	ms.insert(1);
	ms.insert(3);
	ms.insert(4);
	ms.insert(2);
	ms.insert(2);
	for (auto e : ms)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

运行结果如下

两个容器中成员函数find意义也有区别：

set中的find是返回值为val的迭代器，而multiset中的find是返回第一个值为val的迭代器。

map

map的介绍

• 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。
• 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。
• 在内部，map中的元素总是按照键值key进行比较排序的。
• 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)。
• 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。
• 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))。

map的使用

map的模板参数说明

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

map构造

void test_map()
{
	map m1; //构造一个key为int类型，value为double类型的空容器
	map m2(m1); //拷贝构造
	map m3(m2.begin(), m2.end()); //利用迭代器拷贝构造
	map> m4; //按int降序排序
}

map的插入

插入函数原型

pair insert (const value_type& val);

这里的value_type是pair的重命名

typedef pair value_type;

方式一： 构造匿名对象插入。

int main()
{
	map m;
	// 构造一个匿名对象插入
	m.insert(pair(2, "two"));
	m.insert(pair(1, "one"));
	m.insert(pair(3, "three"));
	for (auto e : m)
	{
		cout << e.first << "-" << e.second << endl;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

运行结果如下

方式二： 调用make_pair函数模板

make_pair函数模板如下

template 
pair make_pair(T1 x, T2 y)
{
	return (pair(x, y));
}

make_pair可以根据传入参数类型自行推导模板类型

上述代码可改为

int main()
{
	map m;
	// 构造一个匿名对象插入
	m.insert(make_pair(2, "two"));
	m.insert(make_pair(1, "one"));
	m.insert(make_pair(3, "three"));
	for (auto e : m)
	{
		cout << e.first << "-" << e.second << endl;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

运行结果相同

insert的返回值也是一个pair对象，pair中第一个成员类型是插入的map的迭代器类型，第二个成员类型是bool类型

bool类型的作用如下

• 若待插入元素的键值key在map当中不存在，则insert函数插入成功，并返回插入后元素的迭代器和true。
• 若待插入元素的键值key在map当中已经存在，则insert函数插入失败，并返回map当中键值为key的元素的迭代器和false。

map的[ ]运算符重载

函数原型：

mapped_type& operator[] (const key_type& k);

函数的返回值如下：

(*((this->insert(make_pair(k, mapped_type()))).first)).second

乍一看很是复杂，把括号分清后便明朗许多

原代码可分解为

mapped_type& operator[] (const key_type& k)
{
	//调用insert函数插入键值对
	pair ret = insert(make_pair(k, mapped_type()));
	//拿出从insert函数获返回的迭代器
	iterator it = ret.first;
	//返回该迭代器位置元素的值value
	return it->second;
}

应用场景：

void test_map1()
{
	string str[] = { "sort", "sort", "tree", "insert", "sort", "tree", "sort", "test", "sort" };
	map countMap;
	for (auto& e : str)
	{
		countMap[e]++;
	}

	for (auto& e : countMap)
	{
		cout << e.first << "-" << e.second << endl;
	}
	cout << endl;
}

运行结果

map其他常用成员函数

成员函数	功能
void erase ( iterator position )	利用迭代器删除元素
size_type erase ( const key_type& x )	删除键值为x的元素
void erase ( iterator first,iterator last )	删除[first, last)区间中的元素
iterator find ( const key_type& x)	找到返回该元素的位置的迭代器，否则返回end
size	获取容器中元素的个数
empty	判空
clear	清空容器
swap	交换两个容器中的数据
count	获取某个元素的个数

使用示例

int main()
{
	map m;
	m.insert(make_pair(2, "two"));
	m.insert(make_pair(1, "one"));
	m.insert(make_pair(3, "three"));
	m.insert(make_pair(4, "four"));
	//根据key值进行删除
	m.erase(3);
	//根据迭代器进行删除
	map::iterator pos = m.find(4);
	if (pos != m.end())
	{
		m.erase(pos);
	}
	// 获取元素为2的迭代器
	pos = m.find(2);
	if (pos != m.end())
	{
		cout << pos->first<<"-"<second << endl; 
	}
	//获取容器中元素的个数
	cout << m.size() << endl; 
	//容器中key值为2的元素个数
	cout << m.count(2) << endl; 
	//清空容器
	m.clear();
	//容器判空
	cout << m.empty() << endl;
	//交换两个容器中的数据
	map tmp;
	m.swap(tmp);
	
	return 0;
}

map的迭代器相关函数

成员函数	功能
begin	返回map中起始位置元素的迭代器
end	返回map中最后一个元素后面的迭代器
rbegin	返回map第一个元素的反向迭代器
rend	返回map最后一个元素下一个位置的反向迭代器

操作演示

int main()
{
	map m;
	m.insert(make_pair(2, "two"));
	m.insert(make_pair(1, "one"));
	m.insert(make_pair(3, "three"));
	// 正向迭代器遍历
	map::iterator it = m.begin();
	while (it != m.end())
	{
		cout << it->first << "-" << it->second << endl;
		it++;
	}
	cout << endl;
	// 反向迭代器遍历
	map::reverse_iterator it2 = m.rbegin();
	while (it2 != m.rend())
	{
		cout << it2->first << "-" << it2->second << endl;
		it2++;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

multiset

multimap容器和map容器的区别与multiset容器和set容器的区别一样，multimap允许键值冗余，即multimap容器当中存储的元素是可以重复的。

int main()
{
	multimap mt;
	//插入元素（允许重复）
	mt.insert(make_pair(2, "two"));
	mt.insert(make_pair(2, "two"));
	mt.insert(make_pair(1, "one"));
	mt.insert(make_pair(3, "three"));
	for (auto e : mt)
	{
		cout << e.first << "-" << e.second << endl;
	}
	cout << endl; 
	return 0;
}

注意： 由于multimap容器允许键值冗余，调用[ ]运算符重载函数时，应该返回键值为key的哪一个元素的value的引用存在歧义，因此在multimap容器不支持[ ]运算符重载函数。

到此这篇关于C++中map和set的简介及使用详解的文章就介绍到这了,更多相关C++ map和set内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！