【C++】set和map

目录 

引言：

1.set 

1.1键值对：

1.2set介绍

1.21set的构造

1.22函数接口

2.multiset 

2.1特性

2.2multiset的修改 

3.map 

3.1介绍

3.2插入

3.3map的遍历

3.5查找(find)和删除(erase)

 4.multimap

4.1介绍

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引言：

C++zhongdeSTL库有六大配件

 容器是其中一大重要的组成部分。我们前面学了string,vector,list 以及deque,一会我们还要学剩下的四个，那容器有没有分类呢？

我们只看顺序性容器和关联性容器 

两者区别：

1. 顺序容器只有实值val。
2. 关联容器的一个元素包含两个部分:键值对(key-value) 即。
3. 顺序容器不涉及排序,关联容器内部自动排序。
4. 本质区别:顺序容器通过元素在容器中的位置顺序存储和访问元素,而关联容器则是通过键(key)存储和读取元素的。

标准容器类	特点
顺序性容器
vector	从后面快速的插入与删除，直接访问任何元素
deque	从前面或后面快速的插入与删除，直接访问任何元素
list	双链表，从任何地方快速插入与删除
关联容器
set	快速查找，不允许重复值
multiset	快速查找，允许重复值
map	一对多映射，基于关键字快速查找，不允许重复值
multimap	一对多映射，基于关键字快速查找，允许重复值

1.set 

1.1键值对：

用来表示具有一一对应关系的结构，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：英汉互译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一一对应，即通过该英文单词，在词典中就可以找到与其对应的中文含义。
 

1.2set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在底层是用二叉搜索树(红黑树)实现的。
注意：

• 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：logN
• 7、set中的元素不允许修改，因为set在底层是用二叉搜索树来实现的，若是对二叉搜索树当中某个结点的值进行了修改，那么这棵树将不再是二叉搜索树。
• 8、set中的底层使用二叉搜索树(红黑树)来实现。

1.21set的构造

既然set是容器，那他也可以像前几个一样被构造。头文件#include

• 1.空构造和拷贝构造

set s1;
set s2(s1);

• 2.迭代器构造

string s3("I love C++");
set s4(s.begin(), s.end());

• 3.大于比较

set的底层是搜素二叉树，默认是小于排序，也可是调成大于排序。

set> s5;

1.22函数接口

在打印数据是时我们要用到遍历打印，所以讲一下迭代器

迭代器接口

Iterators:	迭代器
begin	将迭代器返回到开头（公共成员函数）
end	返回迭代器到结束（公共成员函数）
rbegin	返回反向迭代器以反向开始（公共成员函数）
rend	返回反向迭代器到反向结束（公共成员函数）
cbegin	将const_iterator返回到开头（公共成员函数）
cend	返回const_iterator到结束公共成员函数）
crbegin	返回const_reverse_iterator反转开始（公共成员函数）
crend	返回const_reverse_iterator反转端（公共成员函数）

这里也就是正反向迭代器用的多其他1知道就行。

容量接口：

capacity	容量大小
empty	反回容器是否为空公共成员功能）
size	返回容器大小（公共成员功能）
max_size	返回最大大小（公共成员函数）

修改接口：

我直接把一些代码放一起了

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  1
#include
#include
using namespace std;

void test1()
{
	set s1;
	s1.insert(1);   //插入操作
	s1.insert(3);
	s1.insert(5);
	s1.insert(7);
	s1.insert(4);
	set s2(s1);
	set::iterator it = s1.begin();
	for (auto e : s1)
	{
		cout << e << " ";   //  1 3 4 5 7，是升序排列，别搞错了
	}
	cout << endl;
	set::iterator pos1 = find(s1.begin(), s1.end(), 5);
	set::iterator pos2 = s1.find(7);   //set自带的查找函数
	if (it != s1.end())
	{
		s1.erase(pos1);   //删除5
		s1.erase(pos2);
		s1.insert(10);
		s1.insert(20);
	}
	while (it != s1.end())
	{
		cout << *it << " ";    //1 3 4 10 20
		*it++;
	}
	cout << endl;
	//删除指定区间
	set::iterator ret = s2.find(5);
	s2.erase(s2.begin(), ret);
	for (auto e : s2)
	{
		cout << e << " ";   //5 7
	}
	cout << endl;
  //寻找是否有val，找到返回1
	if (s2.count(5)) // s2中有5就返回1，进入循环
	{
		cout << "s2中有5：" << endl;  //s2中有5
	}
	cout << s2.empty() << endl;  // 判空
	cout << s1.size() << endl;   //s1的个数是5
	cout << s2.size() << endl;   //s2的个数是2
}

int main()
{
	test1();
}

我就简单的举几个例子来写一下代码，其他就不在写了，交给各位大神了。

2.multiset 

2.1特性

• 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、mtltiset的插入接口中只需要插入即可
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(logN)
7、multiset的作用：可以对元素进行排序

也就是说当我们用multiset进行升序排列时，插入的数据可以重复，但是有些接口就会和set有些不一样。

2.2multiset的修改 

 multiset的count和erase跟set相比有很大去别：

1. set.count(val)是如果找到val就返回1；因为multiset的数可以重复，multiset.count(val）找到val后返回multiset中有几个val。
2. set.erase(val)是找到要删除的val后，返回1；multiset.erase(val)找到要删除的val后返回val有几个，并且全删val。

void test2()
{
	multiset multiset;
	multiset.insert(4);
	multiset.insert(5);
	multiset.insert(2);
	multiset.insert(1);
	multiset.insert(1);
	multiset.insert(3);
	multiset.insert(3);
	multiset.insert(3);
	for (auto e : multiset)
	{
		cout << e << " ";   
	}
	cout << endl;
	set set(multiset.begin(), multiset.end());
	cout << multiset.count(1) << endl;//2 返回1的个数
	cout << set.count(1) << endl;//1 返回一个bool值，存在返回1
｝

void test2()
{
	multiset multiset;
	multiset.insert(4);
	multiset.insert(5);
	multiset.insert(2);
	multiset.insert(1);
	multiset.insert(1);
	multiset.insert(3);
	multiset.insert(3);
	multiset.insert(3);
	for (auto e : multiset)
	{
		cout << e << " ";   
	}
	cout << endl;
	set set(multiset.begin(), multiset.end());
	

	cout << multiset.erase(1) << endl;//2 返回删除的1的个数
	for (auto e : multiset)
	{
		cout << e << " ";  //2 3 3 3 4 5
	}
	cout << endl;
	cout << set.erase(4) << endl;//1 返回一个bool值，存在删除的值返回1
	for (auto e : multiset)
	{
		cout << e << " ";  //2 3 3 3 4 5
	}
	cout << endl;
	auto pos1 = multiset.find(3); //返回中序的第一个3的迭代器
	while (pos1 != multiset.end())
	{
		cout << *pos1 << " ";//3 3 3 4 5
		pos1++;
	}
}

3.map 

3.1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))。
• 7头文件#include

3.2插入

• 1.创建map对象

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  1
#include
#include

• 2.插入insert

map中插入的是pair是一个结构体，它的内部实现 

• 普通插入：

void test1()
{
	map dict;   //创造一个词典dict
	pair kv("English", "英语");
	dict.insert(kv);
}

• 匿名对象插入：

void test1()
{
	map dict;   //创造一个词典dict
	
	dict.insert(pair("English", "英语"));
	dict.insert(pair("Math", "数学"));
	dict.insert(pair("Chinese", "语文"));
}

make_pair模板

void test1()
{
	map dict;   //创造一个词典dict
	dict.insert(make_pair("vector", "顺序表"));
	dict.insert(make_pair("list", "链表"));
}

3.3map的遍历

 map的迭代器和上面的set的一毛一样，不再写了，直接上手。

void test2()
{
		map dict;
		dict.insert(make_pair("string", "字符串"));
		dict.insert(make_pair("vector", "顺序表"));
		dict.insert(make_pair("list", "链表"));
		dict.insert(make_pair("stack", "栈"));
		dict.insert(make_pair("queue", "堆"));
		//遍历
		map::iterator it = dict.begin();
		  //auto mit = dict.begin();  跟上面的效果一样
		
		while (it != dict.end())
		{
			cout << it->first << ":" << it->second << endl;
			it++;
		}
		cout << endl;
		//范围for
		for (const auto& e : dict)
			cout << e.first << ":" << e.second << endl;
}

cout << it->first << ":" << it->second << endl;中的first和second是结构体pair的成员，本应该写成

cout <<(*it).first << ":" << (*it).second << endl;

但是pair不是结构体吗，支持->，但是应该出现->->编译器为了好看就省去第二个了。

map的key不允许被修改。

3.4operate[]

砍看一下这个例子：

void test3()
{
		string str[] = { "苹果", "西瓜", "苹果", "西瓜", "苹果", "苹果", "西瓜", "苹果", "香蕉", "苹果", "香蕉" };
		map dict;
		for (auto& e : str)
		{
			map::iterator it = dict.find(e);
			if (it != dict.end())
			{
				it->second++;
			}
			else
			{
				dict.insert(make_pair(e, 1)); //当水果第一次出现就赋值为1
			}
		}
		for (const auto& kv : dict)
			cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
}

为啥it->second而不是first?

fist是第一个模板参数T1,second是第二个模板参数T2。也可以认为T1是key类型在题中是，T2是value类型在题中是。 

map可以用[]进行访问(不是下标访问，一定要注意），我们修改一下源代码。

void test3()
{
		string str[] = { "苹果", "西瓜", "苹果", "西瓜", "苹果", "苹果", "西瓜", "苹果", "香蕉", "苹果", "香蕉" };
		map dict;
		for (auto& e : str)
		{
			dict[e]++;
		}
		for (const auto& kv : dict)
			cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
}

 

•  运算符重载

mapped_type& operator[] (const key_type& k);

具体实现代码如下所示

mapped_type& operator[] (const key_type& k)
{
	return (*((this->insert(make_pair(k, mapped_type()))).first)).second;
}

这个如果不好理解的话，看一下下面这个

mapped_type& operator[] (const key_type& k)
{
    //1、调用insert返回迭代器区间
	pair ret = insert(make_pair(k, mapped_type()));
    //2、利用ret调用value值
	return ret.first->second;//return (*(ret.first)).second;
}

• 首先调用insert函数插入键值对返回迭代器ret
• 通过返回的迭代器ret调用元素值value。

在这里我们又分两种情况去处理：

1. 如果k在map对象中，则插入失败，返回的bool类型为false，返回的迭代器为k所在结点的迭代器，而迭代器解引用*(ret.first)获得的就是pair，最后再通过pair访问到value值，整体可优化成ret.first->second，这里返回引用的好处为查找k对应v，修改k对应v。
2. 如果k不在map对象中，则插入成功，返回的bool类型为true，返回的迭代器为新插入的k所在结点的迭代器位置，接着调用ret.first获得pair的迭代器，再通过->second获得value，这里返回引用的好处为插入和修改。

3.5查找(find)和删除(erase)

• 查找find：

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

返回值类型：

根据k值在map中寻找，找到后，返回对应k值位置的迭代器，若未找到，则返回map::end的迭代器。

void test4()
{
	map dict;
	dict.insert(make_pair("left", "左"));
	dict.insert(make_pair("right", "右"));
	dict.insert(make_pair("front", "前"));
	dict.insert(make_pair("back", "后"));
	string str;
	cin >> str;//输入left
	map::iterator pos = dict.find(str);
	if (pos != dict.end())
	{
		cout << pos->first << " : " << pos->second << endl;//left : 左
	}
	else
	{
		cout << "没找到" << endl;
	}
}

• 删除erase 

size_type erase (const key_type& k);//通过k删除

void test6()
{
	map m;
	m.insert(make_pair(1, "one"));
	m.insert(make_pair(2, "two"));
	m.insert(make_pair(3, "three"));
	m.insert(make_pair(4, "four"));
	m.insert(make_pair(5, "five"));
	m.insert(make_pair(6, "six"));
	m.insert(make_pair(9, "nine"));
	for (const auto& kv : m)
	{
		cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
	}
	//指定key值删除
	cout << m.erase(4) << endl;   //找到4返回1
	map::iterator pos = m.find(5);
	//删除迭代器区间
	if (pos != m.end())
	{
		m.erase(pos, m.end());//删除5到9的数字
	}
	for (const auto& kv : m)
	{
		cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;  // 1 2 3
	}
}
int main()
{
	test6();
}

 4.multimap

multimap基本和map一毛一样，除了multimap中的key是可以重复的。

4.1介绍

•  Multimap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。
• 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;
• 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。
• 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。
• multimap在底层用二叉搜索树(红黑树)来实现。

multimap和map的区别：

1. map中的valuevalue是唯一的，不允许重复。multimap可以。
2. multimap中没有[]。因为它的key和value是一对多的关系，比如上面的苹果，那key是苹果，但是苹果出现了好几次，每一个都有一个value，那他到底返回哪一个呢？为啥map能返回呢，因为在map中每一个key(苹果）都对应一个自己的value,所以每次返回一个value.但是multimap是一个key有好几个value.

void test7()
{
	multimap mlp1;
	mlp1.insert(make_pair("one", "一"));
	mlp1.insert(make_pair("two", "二"));
	mlp1.insert(make_pair("three", "三"));
	mlp1.insert(make_pair("four", "四"));
	mlp1.insert(make_pair("spring", "五"));

	for (auto e : mlp1)
	{
		cout << e.first << ":" << e.second << endl;
	}
}
int main()
{
	test7();
}