C++之map和set

文章目录

  • 前言
  • 一、关联式容器
  • 二、键值对
  • 三、树形结构的关联式容器
    • 1.概念
    • 2.set
      • set的介绍
      • set的使用
    • 3.map
      • map的介绍
      • map的使用
    • 4.multiset
    • 5.multimap
  • 总结


前言

本文介绍了C++STL中的关联式容器map和set的相关概念,主要介绍了它们的概念和使用。


一、关联式容器

我们之前了解的STL容器中的vector、list、deque等都被称为序列式容器,因为它们的底层为线性序列的数据结构,存储的是元素本身。
那么什么是关联式容器呢?他与序列式容器又有什么区别呢?
实际上,关联式容器也是用来存储数据的,但它与序列是不同它所存储的是结构的键值对,这种存储方式在进行数据检索时比序列式容器的效率高。

二、键值对

键值对是用于表示具有一一对应关系的一种结构,这种结构中一般只包含两个成员变量key和value,其中key代表键值,value表示与key对应的信息。
例如,英汉词典,单词与它的中文含义之间是一一对应的关系,即通过该词就能在词典中找到它的中文含义。那么单词就是key键值,中文含义就是value这个键值对应的信息。
SGI-STL中对于键值对的定义:

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(T1(a))
		,second(T2(b))
	{}
};

三、树形结构的关联式容器

1.概念

根据应用场景的不同,STL共实现了两种不同结构的关联式容器:树形结构和哈希结构。
树形结构的关联式容器有四种:map、set、multimap、multiset。这四种容器的共同特点是:它们的底层都是一个平衡搜索树(红黑树),容器中的元素是一个有序的序列。
哈希结构的关联式容器有两种:unordermap、unorderset。它们的底层实现是哈希表。

2.set

set的介绍

  1. set是按照一定次序存储元素的容器,set中的元素总是按照内部比较对象(类型比较)所指示的特定排序准则进行排序,使用set的迭代器遍历set可以得到有序序列,注意:set中的元素默认按小于进行排序
    C++之map和set_第1张图片
  2. 与map不同,map中存储的是键值对,set中只放value,但是底层实际存放的是构成的键值对;
  3. 在set中,元素的value也可以标识它(value就是key,类型为T),并且每一个value都必须是唯一的,即set中的元素是不能重复的,因此可以用set进行去重;
  4. set中的元素不能在容器中进行修改,只能进行增、删、查等操作;
  5. set查找某个元素的时间复杂度为: l o g 2 n log_2 n log2n,set容器通过key访问单个元素的效率比unordered_set效率低,但是它允许根据顺序对元素进行直接迭代;
  6. set的底层是二叉搜索树(红黑树)。

set的使用

  1. set的模板参数列表
    C++之map和set_第2张图片
    Compare 参数是比较器类型,一般不需要显示传递,如果无法比较(自定义类型),需要用户自己显示传递比较规则(一般情况下按照函数指针或者仿函数来传递)。
  2. set的构造
    C++之map和set_第3张图片
  3. set的迭代器
    C++之map和set_第4张图片
  4. set的容量
    在这里插入图片描述
  5. set的操作
    C++之map和set_第5张图片
  6. set的应用举例
#include
int main()
{
	int arr[] = { 1, 2, 5, 6, 4, 7, 32, 45, 6, 9, 10, 3};
	set<int> si(arr, arr+sizeof(arr)/sizeof(arr[0]));
	cout << si.size() << endl;
	//正向打印si中的元素
	for (auto e : si)
	{
		cout << e <<"  ";
	}
	cout << endl;
	//逆向打印si中的元素
	for (auto it = si.rbegin(); it != si.rend(); ++it)
	{
		cout << *it <<" ";
	}
	cout << endl;
	cout << si.count(3) << endl;
	return 0;
}

运行截图:
C++之map和set_第6张图片

3.map

map的介绍

  1. map是关联式容器,他按照特定的次序(按照key来比较)存储由键值key和值value组合而成的键值对元素;
  2. 在map中,键值key可以唯一的标识元素,值value中存储与键值key关联的内容。键值key和value的类型可能不一样。在map内部,key与value通过成员类型value_type绑定在一起,并取别名为pair
typedef pair<const key, T> value_type;
  1. 在map中,元素总是按照键值key来进行比较排序;
  2. map中通过键值访问单个元素的效率通常比unordered_map的效率低,但是map允许根据顺序对元素进行直接迭代(对map的元素进行迭代,可以得到一个有序的序列);
  3. map支持下标访问,即在[]中放入key,就可以直接找到与key对应的value;
  4. map的底层实现是通过平衡二叉树(红黑树)。

map的使用

  1. map的模板参数列表
    C++之map和set_第7张图片
    Compare 参数是比较器类型,一般不需要显示传递(缺省为小于比较,即升序排序),如果无法比较(自定义类型),需要用户自己显示传递比较规则(一般情况下按照函数指针或者仿函数来传递)。

  2. map的构造
    C++之map和set_第8张图片

  3. map的迭代器
    C++之map和set_第9张图片

  4. map的容量
    在这里插入图片描述

  5. map的元素访问
    C++之map和set_第10张图片

  6. map的操作
    C++之map和set_第11张图片
    大部分操作与set类似,参考set的使用即可。

  7. map的应用举例

#include
#include
int main()
{
	map<string, string> m;
	m.insert(make_pair("peach", "桃子"));
	m.insert(pair<string, string>( "banana","香蕉"));
	m["apple"] = "苹果";
	cout << m.size() << endl;
	cout << m.count("apple") << endl;
	for (auto it : m)
	{
		cout << it.first << ":" << it.second << endl;
	}
	//插入桃子
	auto ret = m.insert(make_pair("peach", "桃子"));//如果插入成功ret.second是true;如果插入失败ret.second是false;
	if (ret.second)cout << "不在m中,插入成功" << endl;
	else cout << "插入失败" << endl;
	//删除苹果
	m.erase("apple");
	if (m.count("apple")) cout << "苹果还在" << endl;
	else cout << "苹果已经被删除" << endl;
	return 0;
}

C++之map和set_第12张图片

4.multiset

与set的区别是,multiset可以存储重复的元素,其他的性质操作都与set相同。
用一个代码看一下它与set的区别:

#include //set和multiset的头文件都是set
void TestSet()
{
	int array[] = { 2, 1, 3, 3, 9, 6, 0, 5, 8, 4, 7 };
	// 注意:multiset在底层实际存储的是的键值对
	set<int> s(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));
	for (auto& e : s)
		cout << e << " ";
	cout << endl;
}
void TestmultiSet()
{
	int array[] = { 2, 1, 3, 3, 9, 6, 0, 5, 8, 4, 7 };
	// 注意:multiset在底层实际存储的是的键值对
	multiset<int> s(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));
	for (auto& e : s)
		cout << e << " ";
	cout << endl;
}
int main()
{
	TestSet();
	TestmultiSet();
	return 0;
}

C++之map和set_第13张图片

5.multimap

与map的区别是map中的key是唯一的,multimap中的key是可以重复的,即多个键值对之间的key值可以重复。
性质、功能与map是类似的,但是multimap没有重载operator[]操作


总结

以上就是今天要讲的内容,本文介绍了C++STL中的关联式容器map和set的相关概念。本文作者目前也是正在学习C++相关的知识,如果文章中的内容有错误或者不严谨的部分,欢迎大家在评论区指出,也欢迎大家在评论区提问、交流。
最后,如果本篇文章对你有所启发的话,希望可以多多支持作者,谢谢大家!

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