初识STL——set，multiset，map，multimap

最近在学习STL，在前期分析了vector和list的源码，印象很深，感觉对自己以后的代码之路产生了很多改变，今天，介绍下STL当中的几个关联式容器。本博客所有论述的都为SGI版本的STL。

1.什么是关联式容器

---

关联容器是通过键存取和读取元素、顺序容器通过元素在容器中的位置顺序存储和访问元素。因此，关联容器不提供front、push_front、pop_front、back、push_back以及pop_back，此外对于关联容器不能通过容器大小来定义，因为这样的话将无法知道键所对应的值什么。

关联式容器分为set（集合）和map（映射表）两大类，还有拓展的multiset（多键集合）和multimap（多键映射表）。这些容器的底层实现都是使用了红黑树来实现的。

另外，STL还提供了hash_table（散列表），hash_set（散列集合），hash_map（散列映射表），hash_multiset（散列多键集合），hash_multimap（散列多键映射表）。这些都是利用hash表实现的。

总共9个容器。

另外来说，在C++11当中，新的标准重新定义了4个无序的关联式容器，就是unordered_map，unordered_set，unordered_multiset，unordered_multimap，

所以在介绍容器之前你首先应该有红黑树的知识，不熟悉可以翻一下前面的博客，对平衡树方面都有论述！

2.set

---

我们首先来看set，重点来熟悉一下set的接口。

这些接口当中，很多我们使用很简单，比如像是关于容量的接口。

在这我们说下insert。

pairbool> insert ( const value_type& x );
           iterator insert ( iterator position, const value_type& x );
template <class InputIterator>
      void insert ( InputIterator first, InputIterator last );

这里面的pair就是一个key-value的结构体。这个结构体的定义是这样的：

template<typename K,typename V>
struct pair
{
    K first;
    V value;
}

在这里因为value是不存在的。所以返回以后的first就是迭代器，value就是bool类型。

我们可以通过测试：

    std::set<int> num;

    cout << num.empty() << endl;

    num.insert(1);
    num.insert(5);
    pair<set<int>::iterator,int > ret1= num.insert(23);
    num.insert(ret1.first, 12);
    pair<set<int>::iterator, int >ret = num.insert(5);

在这，我们的insert有两种情形，一种插入的是不存在set中的，另外一种是存在set中的，对于不存在的，返回的pair是返回插入的迭代器，bool返回true，对于存在的，返回的pair是返回已经存在的迭代器，bool返回false。

然后再来看erase，

  void erase ( iterator position );
size_type erase ( const key_type& x );
     void erase ( iterator first, iterator last );

erase函数返回一个size_type,其实就是你的bool，如果你的这个是存在的，那么返回就是true，如果不存在，那么就返回false。

剩下的两个没有太大难处，一个需要讨论的是find。

对于find，

iterator find ( const key_type& x ) const;

我们需要注意，find返回的是const的迭代器，如果找到了，就返回x所在的迭代器，如果没有找到，那么就返回的是end（）。在我们输出这些上，要特别注意这一点，因为end（）不是你的有效空间，防止对它进行访问引起不必要的错误。

3.multiset

multiset是一个多键集合，对于这个多键集合而言，就是调用了底层实现红黑树的不同的一个insert，在set中是如果insert，先进行查找，这个时候如果存在那么就结束查找，返回pair的boolfalse。现在是如果存在，那么就继续插入，至于插入红黑树的那一边，其实都是一样的，对于它的性能是一样的。

对于multiset而言来说，改变的是insert。

iterator insert ( const value_type& x );
iterator insert ( iterator position, const value_type& x );
template <class InputIterator>
    void insert ( InputIterator first, InputIterator last );

在插入的时候返回的是一个迭代器，因为可以出现重复的key。

erase

void erase ( iterator position );
size_type erase ( const key_type& x );
     void erase ( iterator first, iterator last );

erase所操作的是删除了所有相同键值的节点。这里返回的size_type其实就是删除的重复的个数。如果不存在那么返回的当然是0。

find

iterator find ( const key_type& x ) const;

和set一样，返回迭代器，这里如果存在一样的，那么只是返回第一个迭代器。

在这里说一下count

size_type count ( const key_type& x ) const;

这个count在set和count中都存在，在set中，它只会返回 1或者0，但是在multiset当中，它返回的数目就会是其他了。

其他的不是太为常用，如果想要自己研究看文档就好了，我就介绍这些。

4.map

map而言，map所使用的结构是key—value。在这里就是一个pair。
pair第一个元素是key，第二个元素是value。

template<typename K,typename V>
struct pair
{
    K key;
    V value;
}

每一个节点都是这样的一个结构体，然后存在一棵红黑树当中的。

同样的，对于一些很简单看文档就能了解的我们就不多说了，关注一些比较有太大区别的。

map的insert实现，因为保存的是每一个pair这样的结构体，所以如果要插入，你也应该插入这样的结构体才对。
我们先来看库所提供的接口：

pairbool> insert ( const value_type& x );
           iterator insert ( iterator position, const value_type& x );
template <class InputIterator>
               void insert ( InputIterator first, InputIterator last );

所以我们使用的时候，一定要按照规则来使用。
这个里面，你所构造的pair和insert返回的pair是两个东西，一个是向map中所要插入的结构体，一个是返回说明map当中是否存在你所要插入的键值相同的结构体。

    std::map<int,string > footballmap;

    //插入的是一个pair类型的结构体，用后面（）中的内容初始化构造对象。然后插入进去。
    footballmap.insert(pair<int, string>(1, "西班牙"));
    footballmap.insert(pair<int, string>(2, "德国"));
    footballmap.insert(pair<int, string>(3, "葡萄牙"));
    footballmap.insert(pair<int, string>(4, "意大利"));
    footballmap.insert(pair<int, string>(5, "巴西"));
    footballmap.insert(pair<int, string>(6, "法国"));
    pair<map<int, string>::iterator, bool > a = footballmap.insert(pair<int, string>(1, "阿根廷"))

上述例子运行以后，你可以看到，插入的键值为1，这个时候你的value依然为“西班牙”，这是因为，在这个时候联想红黑树插入的原理，我们首先进行查找键值为1的节点，找到了节点，那么就返回一个pair结构体，pair结构体的first为键值为1的节点的迭代器，second是个bool，为true代表插入成功，false代表以及存在相同键值的节点 ，插入失败。

既然这样，我们不仅要想一下，我们如何来修改这个键值的value呢？

我们其实就可以通过insert的返回值来进行修改。上面a是一个保存了键值的迭代器，和bool值得一个pair结构体。

所以我们可以通过pair结构体修改value。

    a.first->second = "阿根廷";

这样就更改了键值为1的value。
或者我们还可以通过find函数先找到
find的接口：

iterator find ( const key_type& x );
const_iterator find ( const key_type& x ) const;

find返回的是一个迭代器，这个迭代器我们可以理解为pair的一个指针，然后我们就可以通过这个指针来修改这个结构体中的内容。
比如：

    map<int, string>::iterator i = footballmap.find(1);

    i->second = "中国";

这样我们也实现了修改。
当然，库中其实也为我们想到了这一点，给我们封装了一个接口函数，
它就是：operator[]

我们当然可以使用operator[]进行修改，operator []的内部实现就是

(*((this->insert(make_pair(x,T()))).first)).second

其实就是insert找到以后的，这个返回的pari的第一个迭代器的第二个元素，就是value。

这样我们就实现了修改了。

然后看下erase，erase一样，返回的依然是删除的个数，删除迭代器，和键值的节点。

 void erase ( iterator position );
size_type erase ( const key_type& x );
     void erase ( iterator first, iterator last );

其他的和上述的set，multiset是一样的。

5.multimap

对于multimap而言，其实和map的大部分也是一样的。
、
它可以允许重复的key出现。

比如

    multimap<int, string> nummap;
    nummap.insert(pair<int, string >(1, "白菜"));
    nummap.insert(pair<int, string >(1, "番茄"));
    nummap.insert(pair<int, string >(1, "胡萝卜"));
    nummap.insert(pair<int, string >(2, "菠菜"));
    nummap.insert(pair<int, string >(3, "南瓜"));

这个里面就会储存相同键值为1的三个pair。

调用erase一样是删除所有相同键值的节点。

它没有operator[]，所以如果你要修改，那么就必须采用迭代器，然后修改的方式了。