map和set的使用总结

一、关联式容器

前面我们已经接触过STL中的部分容器，比如：vector、list、deque、forward_list(C++11)等，这些容器统称为序列式容器，因为其底层为线性序列的数据结构，里面存储的是元素本身。那什么是关联式容器？它与序列式容器有什么区别？

关联式容器也是用来存储数据的，它与序列式容器不同的是，其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。

二、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。例如字典，根据英文能查中文，根据中文也能查英文。
键值对pair1的SGI源码：

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

三、树形结构的关联式容器

根据应用场景的不同，STL总共实现了两种不同结构的管理式容器：树型结构与哈希结构。树型结构的关联式容器主要有四种：map、set、multimap、multiset。这四种容器的共同点是：使用平衡搜索树(即红黑树)作为其底层结果，容器中的元素是一个有序的序列。

3.1 set

3.1.1 set介绍

1. set是按照一定次序存储元素的容器。
2. 在set中，元素的value也标识它(value就是key，类型为T)，并且每个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。
3. 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。
4. 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。
5. set的底层是二叉搜索树(红黑树)。

关于set值得注意的是：

1. 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。
2. set中插入元素时，只需要插入value即可，不需要构造键值对。
3. set中的元素不可以重复(因此可以使用set进行去重)。
4. 使用set的迭代器遍历set中的元素，可以得到有序序列。
5. set中的元素默认按照小于来比较。
6. set中查找某个元素，时间复杂度为：$lo{g}_{2}n$
7. set中的元素不允许修改(为什么?)因为如果修改了就不一定符合二叉搜索树(红黑树)的特性了。
8. set中的底层是二叉搜索树(红黑树)。

3.1.2 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。

3.1.3 set的使用实例

int main()
{
	set<int> set;
	int arr[] = { 1,5,3,6,8,7,6,4,5,2,3,1 };
	for (const auto& e : arr)
	{
		set.insert(e);
	}
	std::set<int>::iterator it = set.begin();
	while (it != set.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

3.2 map

3.2.1 map的介绍

1. 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。
2. 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:
   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)。
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的底层是红黑树。

3.2.2 map的参数列表说明

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。

3.2.3 map的operator[]（very very very好用，map的精华）

值得注意的是：
注意：在元素访问时，有一个与operator[]类似的操作at()(该函数不常用)函数，都是通过key找到与key对应的value然后返回其引用，不同的是：当key不存在时，operator[]用默认value与key构造键值对然后插入，返回该默认value，at()函数直接抛异常。

3.2.4 map的insert

3.2.5 map中对value的修改

元素的修改直接就是利用operator[]的返回值进行修改即可。

3.2.6 map的使用实例

void Test()
{
	string arr[] = { "苹果","苹果","香蕉","雪梨","草莓" };
	map<string, int> mp;
	for (const auto& e : arr)
	{
		mp[e]++;
	}
	for (const auto& p : mp)
	{
		cout << p.first << ":" << p.second << endl;
	}

}

int main()
{
	Test();

	return 0;
}

map总结：

1. map中的的元素是键值对。
2. map中的key是唯一的，并且不能修改。
3. 默认按照小于的方式对key进行比较。
4. map中的元素如果用迭代器去遍历，可以得到一个有序的序列（按key值有序）。
5. map的底层为平衡搜索树(红黑树)，查找效率比较高$O(lo{g}_{2}N)$。
6. 支持[]操作符，operator[]中实际进行插入查找。

3.3 multiset

3.3.1 multiset的介绍

1. multiset是按照特定顺序存储元素的容器，其中元素是可以重复的。
2. 在multiset中，元素的value也会识别它(因为multiset中本身存储的就是组成的键值对，因此value本身就是key，key就是value，类型为T). multiset元素的值不能在容器
   中进行修改(因为元素总是const的)，但可以从容器中插入或删除。
3. 在内部，multiset中的元素总是按照其内部比较规则(类型比较)所指示的特定严格弱排序准则进行排序。
4. multiset容器通过key访问单个元素的速度通常比unordered_multiset容器慢，但当使用迭代器遍历时会得到一个有序序列。
5. multiset底层结构为二叉搜索树(红黑树)。

注意：

1. multiset中在底层中存储的是的键值对。
2. multiset的插入接口中只需要插入即可，不会去重。
3. 与set的区别是，multiset中的元素可以重复，set是中value是唯一的。
4. 使用迭代器对multiset中的元素进行遍历，可以得到有序的序列。
5. multiset中的元素不能修改。
6. 在multiset中找某个元素，时间复杂度为$O(lo{g}_{2}N)$。
7. multiset的作用：可以对元素进行排序。

multiset的使用和set一摸一样，只是multiset可以存在重复的元素，仅此而已，其它功能完全没有区别。

3.4 multimap

3.4.1 multimap的介绍

1. Multimaps是关联式容器，它按照特定的顺序，存储由key和value映射成的键值对，其中多个键值对之间的key是可以重复的。
2. 在multimap中，通常按照key排序和惟一地标识元素，而映射的value存储与key关联的内容。key和value的类型可能不同，通过multimap内部的成员类型value_type组合在一起，value_type是组合key和value的键值对:
   typedef pair value_type;
3. 在内部，multimap中的元素总是通过其内部比较对象，按照指定的特定严格弱排序标准对key进行排序的。
4. multimap通过key访问单个元素的速度通常比unordered_multimap容器慢，但是使用迭代器直接遍历multimap中的元素可以得到关于key有序的序列。
5. multimap在底层用二叉搜索树(红黑树)来实现。

注意：multimap和map有两点不同：
一、map中的key是唯一的，而multimap中key是可以重复的。
二、multimap中没有重载operator[]，原因是multimap对应的值不唯一，所以没办法重载operator[]。
multimap的其他接口的使用和map是完全一样的。

好啦，以上就是今天想要跟大家分享的全部内容啦，你学会了嘛？如果感觉有所收获，你就点一下小心心，点点关注呗，后期还会持续更新C++相关的知识哦，我们下期见！！！！！