【C++】map和set的使用
write in front
所属专栏： C++学习
️博客主页：睿睿的博客主页
️代码仓库：VS2022_C语言仓库
您的点赞、关注、收藏、评论，是对我最大的激励和支持！！！
关注我，关注我，关注我，你们将会看到更多的优质内容！！
文章目录
- 1. 关联式容器
- 2. 键值对
- 3. 树形结构的关联式容器
-
- 3.1`set`：
-
- 3.1.1:set的介绍：
- 3.1.2set几个常用函数：
-
- a.count函数：
- b.find函数：
- c.边界处理的函数：
-
- lower_bound和upper_bound：
- equal_range：
- 3.1.3set的使用：
- 3.2`multiset`：
- 3.3`map`：
-
- 3.3.1map的介绍：
- 3.3.2map的常用函数：
-
- a.insert函数：
- b.map的遍历：
- c.[]访问：
- 3.3.3map的使用：
- 3.4multimap:
- 一道经典例题：
-
- 方法1：
- 方法2：
- 方法3（不推荐）：
1. 关联式容器
在初阶阶段，我们已经接触过STL中的部分容器，比如：list，vector，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，与序列式容器不同的是，其里面存储的是
2. 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。比如：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 <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)
{}
};
3. 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(都是中序遍历）。下面一依次介绍每一个容器。
3.1set：
3.1.1:set的介绍：
-
set是按照一定次序存储元素的容器
-
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。
-
set在底层是用二叉搜索树(红黑树)实现的。
-
与
map不同，map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 -
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：
less
-
set中查找某个元素，时间复杂度为： l o g 2 n log_2 n log2n
3.1.2set几个常用函数：
和其他容器一样，set的迭代器，构造函数，析构函数，容量,插入删除等函数可以自己去查看文档了，在这里我就讲几个常用和易错的几个函数：
a.count函数：
此函数就是返回val值在set里面有多少个。但是因为set里面的元素不重复，所以这个函数在set里面只可能返回0或1，所以我们查找元素在不在的时候可以使用这个函数。
b.find函数：
其实这个函数也很简单，我们只需要注意一下他的返回值：
- 找到了就返回那个地方的迭代器
- 没找到就返回末尾的迭代器
end()
c.边界处理的函数：
lower_bound和upper_bound：
说白了，这两个函数就是为了erase()服务的：他们可以给erase提供一个范围空间，供其删除中间的内容。
由于erase删除的时候是左闭右开的原则，这两个函数根据这个原则，lower_bound返回的值是>=val的，而upper_bound返回的值是>val的（都是为了左开右闭准备的）
举个：
multiset<int> s;
for (int i = 1; i < 10; i++)
{
s.insert(i * 10);//10 20 30 40 50 60 70 80 90
}
auto itlow = s.lower_bound(30);//30
auto itup = s.upper_bound(60);//70
cout << *itlow << endl;
cout << *itup << endl;
s.erase(itlow,itup);//左闭右开，删除了30，40，50，60
equal_range：
说白了，这个函数也是应该使用在multiset里面更好，他是返回val值的一小段区间，其实也是为了erase这个val值。他返回的这个值是一个pair，第一个其实就相当于lower__bound，第二个就相当于upper__bound
auto ret = s.equal_range(30);//该函数返回的是一个pair，因为也要左闭右开，所以还是和什么一样，而pair的first是lower，second是upper
auto itlow = ret.first;//>= 这里相当于lower_bound
auto itup = ret.second;//> 这里相当于upper_bound
cout << *itlow << endl;//
cout << *itup << endl;
s.erase(itlow,itup);//左闭右开
3.1.3set的使用：
set可以进行去重，或者检查有没有重复的元素,比如我们之前做的判断链表是否为环形链表的题，如果我们将链表的结点都存入set，如果发现一样的，那就一定是环形链表了。（判断记得用count()更简单）
3.2multiset：
其实有两个函数就是为multiset写的：
还要就是在删除erase(val)或通过equal_range()删除val的时候，会将val值全部删掉！！
3.3map：
3.3.1map的介绍：
- 在map中，键值key通常用于排序和唯一的标识元素，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 pairvalue_type; - 在内部，map中的元素总是按照键值key进行比较排序的。
- map支持下标访问符加粗样式，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)
- key的值不能改，value的值可以改：
typedef pair<const key, T> value_type;
3.3.2map的常用函数：
a.insert函数：
对于pair类型，我们该怎么插入呢？有下面几种方法：
map<string, string> mp;
//c++98!!
//方法一：构造后插入
pair<string, string> k1("insert", "插入");
mp.insert(k1);
//方法二:匿名对象插入
mp.insert(pair<string, string> ("sort", "排序"));
//方法三：调用make_pair函数
mp.insert(make_pair("string", "字符串"));
//c++11:支持了多参数的构造函数隐式类型转换!!
mp.insert({ "map","映射" });
b.map的遍历：
那么，我们的map如何遍历呢？
其实还是和其他的容器一样，只是我们的map里面是pair类型，要多一次解引用：
auto it = mp.begin();
while (it != mp.end())
{
(*it).second = "xxx";
//(*it).first = "xxx";只能修改第二个值，不能修改第一个值
cout << (*it).first << " :" << (*it).second << endl;
it++;
}
cout << endl;
while (it != mp.end())
{
cout << it->first << " :" << it->second << endl;//这里本来应该是it->->first原本是：
//pair operator->()
//{
//return &it->val;
//}
it++;
}
for (const auto& kv : mp)
{
//kv.second = "ccc";
cout << kv.first << " :" << kv.second << endl;
}
c.[]访问：
如果要通过map来统计次数该如何统计呢？
通常大家会这样统计：
string arr[] = { "西瓜", "西瓜", "苹果", "西瓜", "苹果", "苹果", "西瓜", "苹果", "香蕉", "苹果", "香蕉" };
map<string, int> mp;
for (auto& ch : arr)
{
auto it=mp.find(ch);
if (it == mp.end())
{
mp.insert({ ch,1 });
}
else
{
it->second++;
}
}
但是还要更简便的方法，那就是使用[]。我们先来看看他的使用：
实际上这里的源码是这样的：
这里就不得不说insert的返回值了：
所以上面[]的实现简化下来是这样的：
所以上面的统计次数可以这样来写：
string arr[] = { "西瓜", "西瓜", "苹果", "西瓜", "苹果", "苹果", "西瓜", "苹果", "香蕉", "苹果", "香蕉" };
map<string, int> mp;
for (auto& ch : arr)
{
mp[ch]++;
}
这样的话，我们就可以通过key来插入/修改value的值了，是不是很方便呢？
3.3.3map的使用：
map其实就是一种映射关系，以后只要见到有映射关系的题目都可以通过map来实现：
比如之前的括号的题目：
还有随机链表复制的题目。
3.4multimap:
multimap和multiset类似，就是可以存入相同的key的值。
一道经典例题：
前k个高频单词
在学习了map之后，我们就可以通过map进行计数，而且而且！map还顺便排了个序！！虽然不是最终结果，但是还是给我们省了很多步骤。下面有三种方法解决这个问题：
方法1：
先用map统计次数，而且此时也正好按字典序排序了，但是要按次序排序，而我们map不能通过算法里面的排序（快排是用数组的），所以我们用vector来保存pair。但是最后在快排的时候，快排没有稳定性（相对位置会改变），所以我们用另外一个排序，叫stable_sort来排序。
class Solution {
public:
struct Greater
{
bool operator()(const pair<string, int>& kv1, const pair<string, int>& kv2)
{
return kv1.second > kv2.second;
}
};
vector<string> topKFrequent(vector<string>& words, int k)
{
map<string, int> countmap;
for (const auto& ch : words)
{
countmap[ch]++;
}
vector<string> v;
vector<pair<string, int>>kv(countmap.begin(), countmap.end());
stable_sort(kv.begin(), kv.end(), Greater());
for (int i = 0; i < k; i++)
{
v.push_back(kv[i].first);
}
return v;
}
};
方法2：
其实，我们还可以通过对仿函数进行限制，还是可以使用sort函数排序的。此时仿函数的限制就非常的巧妙！！在次数相等的时候让其通过字典序来比！！
class Solution {
public:
struct Greater
{
bool operator()(const pair<string, int>& kv1, const pair<string, int>& kv2)
{
return kv1.second > kv2.second || kv1.second == kv2.second && kv1.first < kv2.first;
}
};
vector<string> topKFrequent(vector<string>& words, int k)
{
map<string, int> countmap;
for (const auto& ch : words)
{
countmap[ch]++;
}
vector<string> v;
vector<pair<string, int>>kv(countmap.begin(), countmap.end());
sort(kv.begin(), kv.end(), Greater());
for (int i = 0; i < k; i++)
{
v.push_back(kv[i].first);
}
return v;
}
};
方法3（不推荐）：
multimap在构建的时候，在排序有可能是稳定的（这个看编译器，其他编译器不一定对）。所以如果multimap稳定的情况下，我们就可以在创建一个multimap，来通过次数再来排一次序！
class Solution {
public:
struct Greater
{
bool operator()(const pair<string, int>& kv1, const pair<string, int>& kv2)
{
return kv1.second > kv2.second || kv1.second == kv2.second && kv1.first < kv2.first;
}
};
vector<string> topKFrequent(vector<string>& words, int k)
{
map<string, int> countmap;
for (const auto& ch : words)
{
countmap[ch]++;
}
multimap<int, string, greater<int>> sortMap;
for (const auto& e : countmap)
{
sortMap.insert({ e.second,e.first });
}
vector<string> v;
auto it = sortMap.begin();
while (k--)
{
v.push_back(it->second);
++it;
}
return v;
}
};
更新不易，辛苦各位小伙伴们动动小手，三连走一走 ~ ~ ~ 你们真的对我很重要！最后，本文仍有许多不足之处，欢迎各位认真读完文章的小伙伴们随时私信交流、批评指正！
专栏订阅：
每日一题
C语言学习
算法
智力题
初阶数据结构
Linux学习
C++学习
更新不易，辛苦各位小伙伴们动动小手，三连走一走 ~ ~ ~ 你们真的对我很重要！最后，本文仍有许多不足之处，欢迎各位认真读完文章的小伙伴们随时私信交流、批评指正！