map和set的使用（基于STL库）

前言

        map和set是STL模板库中重要的关联式容器，与序列式容器不同的是，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。让我们一起来看看吧！

目录

1.set

        1.1键值对

        1.2set的介绍

        1.3set的使用 

        1.3.1set的模版参数列表

        1.3.2set的构造函数

        1.3.3set的迭代器

        1.3.4与容量相关的

        1.3.5set的增删查

2.map 

        2.1map的介绍

        2.2map的使用 

        2.2.1 map的模版参数说明

        2.2.2map的构造

        2.2.3map的迭代器

        2.2.4增删查

        2.2.5容量相关

        2.2.6例子

3.multiset

4.multimap

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1.set

        和其他容器一样set可以进行增删查，但是不能改变它的值，因为它的底层是用平衡搜索树来实现的额，如果将节点的值改变，就会破坏平衡搜索树的性质，因此改变它是非法的。 

        1.1键值对

        键值对是用来表示一一对应关系的一种结构，该结构中包含两个变量成员，key和value，key代表键值，value表示与key一一对应的信息。比如，现在有一本英汉词典，英语单词和其对于的汉语意思构成键值对。

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)
    {}
};

        1.2set的介绍

        set的介绍 

        关于set使注意事项：

        1.与map/multimap不同，map/multimap中储存的是真正的键值对，set中只放value，但是底层实际上是由构成的键值对。

        2.set中插入元素时，只需要插入value即可，不需要重构键值对。

        3.set中的元素不可重复。

        4.使用set迭代器遍历set中的元素实际上平衡树的中序遍历。

        5.set中的元素默认是按照小于来比较的。

        6.set查找某个元素，时间复杂度为：logN。

        7.set的元素不允许修改

        8.set底层是由红黑色来实现的

        1.3set的使用 

        1.3.1set的模版参数列表

        

        1.T中存放存放元素的类型，底层实际上存储的键值对。

        2. Compare：set中的默认元素按照小于来比较的

        3.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

        1.3.2set的构造函数

        

函数声明表

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]区间的元素构造set
set ( const set& x);	set的拷贝构造

        1.3.3set的迭代器

        与其他容器一样set也可以使用迭代器遍历，并且set只能使用迭代器遍历。         

        

迭代器函数声明表

函数声明	功能
iterator begin()	返回set起始位置的元素的迭代器
iterator end()	返回set最后一个位置后面的迭代器
const_iterator cbegin() const	返回set起始位置的const迭代器
const_iterator cend() const	返回set最后一个位置后面的const迭代器
reverse_iterator rbegin()	返回set起始位置的反向迭代器，即end
reverse_iterator rend()	返回set最后一个元素下一个位置的迭代器，即rbegin
const_reverse_iterator crbegin() const	返回set起始位置的反向const迭代器，即cend
const_reverse_iterator crend() const	返回set最后一个元素下一个位置的反向const      迭代器，即crbegin

        1.3.4与容量相关的

函数声明表

函数声明	功能介绍
bool empty ( ) const	检测set是否为空，返回值是bool值，为空返回true
size_type size() const	返回set中有效元素的个数

        1.3.5set的增删查

函数声明表

函数声明	功能介绍
void erase ( iterator position )	删除迭代器position位置的元素
size_type erase ( const key_type& x )	删除值为x的元素
void erase ( iterator first, iterator last )	删除set中[first,last)区间的元素
void swap ( set& st );	交换set中的元素
void clear ( )	将set清空
iterator find ( const key_type& x ) const	返回值为x的迭代器
size_type count ( const key_type& x ) const	返回值为x的元素个数

2.map 

        2.1map的介绍

        1.map是关联式容器，它按照特定的次序（按照key值来比较）存储由键值对key和值value组合而成的元素。

        2.在map中，key键值对通常用于排序和唯一的标识元素，而值value中存储与此值key关联的内容。键值对key和value的类型可能不同，并且在map内部，key与value通过成员类型value_type绑在一起，为其区别为pair：typedef pair value_type;

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

        4.map通过键值访问单个元素的速度通常比unordered_map慢，但是map允许根据顺序对元素直接迭代（即对map中的元素进行迭代可以得到一个有序序列）。

        5.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。

        6.map通过被实现为红黑色。

        2.2map的使用 

        2.2.1 map的模版参数说明

template < class Key,                                     // map::key_type           class T,                                       // map::mapped_type           
class Compare = less,                     // map::key_compare           
class Alloc = allocator >    // map::allocator_type           
> class map;

 key:对应键值对中的key类型。

T:键值对中的value类型

Compare：比较器类型，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）不需要传递参数，如果无法比较时（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）

Allloc: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。

        2.2.2map的构造

函数声明	功能介绍
map	构造一个空的map

        2.2.3map的迭代器

迭代器函数声明表

函数声明	功能介绍
begin()和end()	begin：首元素的位置，end：最后一个元素下一个元素的位置
cbegin()和cend()	与begin和end的意义相同，但是cbegin和cend所指的元素不能修改
rbegin()和rend()	反向迭代器，rbegin在end位置，rend在begin位置，其++和--都是与begin和end操作相反的移动。
crbegin()和crend()	与rbegin和rend位置相同，操作相同，但是crbegin和crend所指向的不能修改

        2.2.4增删查

函数声明	功能介绍
pair insert ( const value_type& x )	在map中插入一个键值对x，注意x是一个键值对，返回值也是一个键值对，iterator代表新插入元素的位置，bool代表释放插入成功
void erase ( iterator position )	删除迭代器position位置的元素
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
void swap ( map& mp )	交换两个map中的元素
void clear ( )	将map中的元素清空
iterator find ( const key_type& x )	在map中查找key值为x的元素，找到返回该元素的位置的迭代器，否则返回end
const_iterator find ( const key_type& x ) const	在map中查找key为x的元素，找到返回该元素的位置的const迭代器，否则返回cend

        2.2.5容量相关

函数声明	功能简介
bool empty ( ) const	检测map中是否为空，如果为空返回true
size_type size() const	返回map中的有效元素的个数
mapped_type& operator[] (const key_type& k)	返回key对应的value

         如果使用operator[]时没有找到key值，即当key不存在时，operator[]用默认的value与key构造键值对然后插入，返回默认的value，at()函数抛出异常。

        2.2.6例子

#include
#include

void map2()
{
	map m;
	//向map中插入元素
	//将键值对<"apple","苹果">插入map中，用pair来构造键值对
	m.insert(pair("apple", "苹果"));
	//将键值对<"orange","橙子">插入到map中，用make_pair来构造键值对
	m.insert(make_pair("orange", "橙子"));
	//用operator[]向map中插入元素
	m["pear"] = "梨子";
	//key不存在时抛异常
	//
	cout << m.size();
	//遍历map
	for (auto& e : m)
		cout << e.first << ": " << e.second << endl;
	//map中的键值对key一定是唯一的
	//如果key存在将插入失败
	auto e = m.insert(make_pair("apple", "苹果"));
	if (e.second)
	{
		cout << "不在map中, 已经插入" << endl;

	}
	else
	{
		cout << "键值为peach的元素已经存在：" << endl;

	}
	auto e1 = m.erase("apple");//删除键值对为“Apple”的元素
	if (e1)
	{
		cout << "删除apple成功!" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "删除apple失败!" << endl;
	}
}

void maps()
{
	string s[] = { "西瓜", "西瓜", "菠萝", "西瓜", "苹果", "苹果", "西瓜",
		"西瓜", "菠萝", "菠萝", "哈密瓜","甜枣","甜枣","荔枝" };
	map m;
	for (auto& e : s)
		m[e]++;//通过调用map的operator[]来统计水果出现的次数
	for (auto& e : m)
		cout << e.first << ":" << e.second << endl;
}

        可以通过map中的operator[]来对水果出现的次数进行统计，这和其他容器的opreator[]不同，它是怎么做到的呢，这就要和它的底层实现有关系了，实际上operator[]是调用insert实现的，而且operator[]返回的是键值对的V的引用。

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

所以当key不存在时会将key插入map对象中，operator[]用默认的value和key组成键值对，然后插入，返回该默认的value。

如果key已经存在不会插入成功，operator[]返回已经存在的键值对的value的引用。

我们可以使用insert来替代operator[]的功能，如下：

void map3()
{
	string s[] = { "西瓜", "西瓜", "菠萝", "西瓜", "苹果", "苹果", "西瓜",
		"西瓜", "菠萝", "菠萝", "哈密瓜","甜枣","甜枣","荔枝" };
	map m;
	for (auto& e : s)
	{
		std::pair::iterator, bool> it = m.insert(make_pair(e, 1));
		if (it.second == false)//key存在
		{
			++ (it.first->second);
		}
		
	}
	for (auto& e : m)
		cout << e.first << ":" << e.second << endl;

}

operator[]还可以进行增查改，例如：

void func()
{
    map m;
    m["香蕉"];//增
	cout << m["香蕉"] << endl;//查
	m["香蕉"] = 5; //插入+修改
}

3.multiset

        它和set的用法基本相同，接口也是一致的，但是它允许冗余的键值对存在。例如：

void multiset1()
{
	multiset se;
	int array[] = { 1,3,3,3,4,5,6,4 };
	for (auto& e : array)
	{
		se.insert(e);
	}
	for (auto& e : se)
		cout << e << " ";
}

4.multimap

        它和map的用法也是基本相同的，唯一的区别是multimap允许冗余的键值对存在，并且它没有operator[]，因为存在多个相同的key无法区分到key值，因此不提供operator[]。