std::map与std::set

MAP的节点是一对数据.   
SET的节点是一个数据.

Map使用关键值Key来唯一标识每一个成员 map可以重复。
set是集合                                    
都属于关联容器   
只不过,map的形式   map   mymap;   
            set的形式   set   myset;  

set(集合)——包含了经过排序了的数据,这些数据的值(value)必须是唯一的。

map(映射)——经过排序了的二元组的集合,map中的每个元素都是由两个值组成,其中的key(键值,一个map中的键值必须是唯一的)是在排序或搜索时使用,它的值可以在容器中重新获取;而另一个值是该元素关联的数值。比如,除了可以ar[43] = "overripe"这样找到一个数据,map还可以通过ar["banana"] = "overripe"这样的方法找到一个数据。如果你想获得其中的元素信息,通过输入元素的全名就可以轻松实现。

map是映射集合中的元素不能重复,set可以进行集合的各种操作(交并补等),当然你也可以用list或vector实现set,但是效率会很低。set一般是用平衡树或哈西表实现的。

映射是一种一一对应的关系,哈西表也可以看作是映射的一种。映射通常可用来实现字典结构(dictionary)

std::map的用法总结

给出了map的基本用法如插入、查找、删除、遍历等等,同时告诉你如何实现双键map,包括 
(1) 只有两个键都匹配才命中目标
(2) 两个键中任意一个匹配就命中目标

可以扩展到多键

(一) 介绍
特点:
1.map将Key的object和T的Object绑定到一起,因此是一种Pair Associative Container, 表示其value type为 pair。
2.它同时也是Unique Associative Container,表示没有两个元素具有相同的Key。
3.它还是一种Sorted Associative Container,因此第三个参数只能是less,greater之类的functor, 相比较而言,
  hash table是 equal_to, not_equal_to之类的functor。
(二) 基本用法
通过以下范例,可以看出map的一些基本用法: 插入、查找、删除、遍历等等。

复制代码
 1  #if  defined (_MSC_VER)
 2  #pragma  warning(disable: 4786)
 3  #endif
 4  #include  < iostream >
 5  #include  < map >
 6  #include  < algorithm >
 7  int  main( int  argc,  char   * argv[])
 8  {
 9     /*  define a map  */
10    std::map _map;
11     
12     /*  insert  */
13    _map.insert( std::map::value_type( 0 32.8 ) );
14    _map.insert( std::map::value_type( 1 33.2 ) );
15    _map.insert( std::map::value_type( 2 35.8 ) );
16    _map.insert( std::map::value_type( 3 36.4 ) );
17    _map.insert( std::map::value_type( 4 37.8 ) );
18    _map.insert( std::map::value_type( 5 35.8 ) );
19     
20     /*  这个是常用的一种map赋值方法  */
21    _map[ 7 =   245.3 ;
22     
23     /*  find by key  */
24    std::map::iterator itr;
25    itr  =  _map.find( 4 );
26     
27     if ( itr  !=  _map.end() )
28    {
29    std::cout  <<   " Item: "   <<  itr -> first  <<   "  found, content:  "   <<  itr -> second  <<  std::endl;
30    }
31     
32    std::cout  <<  std::endl;
33     
34     /*  delete item from map  */
35     if ( itr  !=  _map.end() )
36    {
37    _map.erase(itr);
38    }
39     
40     /*  travel through a map  */
41    std::map::iterator itr1  =  _map.begin();
42     for ( ; itr1  !=  _map.end();  ++ itr1 )
43    {
44    std::cout  <<   " Item: "   <<  itr1 -> first  <<   " , content:  "   <<  itr1 -> second  <<  std::endl;
45    }
46     
47    std::cout  <<  std::endl;
48     
49     /*  empty a map  */
50    _map.clear();
51     
52     return   0 ;
53  }
复制代码


(三) 当Key是结构时该如何定义结构
比如 Key是结构MyStruct类型, 此时map可以定义如下:
std::map > _map;
其中Compare 缺省是std::less,这里可以不写,自定义的结构必须实现Compare指定的比较操作,因此自定义结构
MyStruct必须按照如下写法:

复制代码
1  struct  MyStruct
2  {
3     int  key;
4     
5     bool   operator   <  (  const  MyStruct rhs)  const
6    {
7     return  key  <  rhs.key;
8    }
9  };
复制代码

当然也可以实现全局operator <

1  bool   operator   <  (  const  MyStruct lhs,  const  MyStruct rhs) 
2  {
3     return  lhs.key  <  rhs.key;
4  }

另外,当Compare 是std::greater时,需要实现 operator >
(四) 如何实现两个Key的map, 只有两个Key都匹配才命中目标
可以定义结构MyStruct如下:
复制代码
 1  struct  MyStruct
 2  {
 3     int  key1;
 4     double  key2
 5     
 6     bool   operator   <  (  const  MyStruct rhs)  const
 7    {
 8     /*  两个key必须都匹配才命中  */
 9     return  ( key1  <  rhs.key1  ||  key2  <  rhs.key2 );
10    }
11  };
复制代码

(五) 如何实现两个Key的map, 两个Key中任意一个匹配就命中目标
可以定义结构MyStruct如下:

复制代码
 1  struct  MyStruct
 2  {
 3     int  key1;
 4     double  key2
 5     
 6     bool   operator   <  (  const  MyStruct rhs)  const
 7    {
 8     /*  两个key任意一个匹配就命中  */
 9     return  ( ( key1  <  rhs.key1  ||  (key1  >  rhs.key1  &&  key2  <  rhs.key2 ) )  &&  ( key2  <  rhs.key2 ) );
10    }
11  };
复制代码

set集合容器实现了红黑树(Red-Black Tree)的平衡二叉检索树的的数据结构,在插入元素时,它会自动调整二叉树的排列,把该元素放到适当的位置,以确保每个子树根节点的键值大于左子树所有节点的键值,而小于右子树所有节点的键值;另外,还得确保根节点的左子树的高度与有字数的高度相等,这样,二叉树的高度最小,从而检索速度最快。要注意的是,它不会重复插入相同键值的元素,而采取忽略处理。

        平衡二叉检索树的检索使用中序遍历算法,检索效率高于vector、deque、和list的容器。另外,采用中序遍历算法可将键值由小到大遍历出来,所以,可以理解为平衡二叉检索树在插入元素时,就会自动将元素按键值从小到大的顺序排列。

        构造set集合的主要目的是为了快速检索,使用set前,需要在程序头文件中包含声明“#include”。

1.创建set集合对象

           创建set对象时,需要指定元素的类型,这一点和其他容器一样。

[cpp]  view plain  copy
 
  1. #include  
  2. #include  
  3. using namespace std;  
  4. int main()  
  5. {  
  6.     set<int> s;  
  7.     return 0;  
  8. }  
2.元素的插入与中序遍历

        采用inset()方法把元素插入到集合中,插入规则在默认的比较规则下,是按元素值从小到大插入,如果自己指定了比较规则函数,则按自定义比较规则函数插入。使用前向迭代器对集合中序遍历,结果正好是元素排序后的结果。

[cpp]  view plain  copy
 
  1. #include  
  2. #include  
  3. using namespace std;  
  4. int main()  
  5. {  
  6.     set<int> s;  
  7.     s.insert(5); //第一次插入5,可以插入  
  8.     s.insert(1);  
  9.     s.insert(6);  
  10.     s.insert(3);  
  11.     s.insert(5); //第二次插入5,重复元素,不会插入  
  12.     set<int>::iterator it; //定义前向迭代器  
  13.     //中序遍历集合中的所有元素  
  14.     for(it = s.begin(); it != s.end(); it++)  
  15.     {  
  16.         cout << *it << " ";  
  17.     }  
  18.     cout << endl;  
  19.     return 0;  
  20. }  
  21. //运行结果:1 3 5 6  
3.元素的方向遍历

        使用反向迭代器reverse_iterator可以反向遍历集合,输出的结果正好是集合元素的反向排序结果。它需要用到rbegin()和rend()两个方法,它们分别给出了反向遍历的开始位置和结束位置。

[cpp]  view plain  copy
 
  1. #include  
  2. #include  
  3. using namespace std;  
  4. int main()  
  5. {  
  6.     set<int> s;  
  7.     s.insert(5); //第一次插入5,可以插入  
  8.     s.insert(1);  
  9.     s.insert(6);  
  10.     s.insert(3);  
  11.     s.insert(5); //第二次插入5,重复元素,不会插入  
  12.     set<int>::reverse_iterator rit; //定义反向迭代器  
  13.     //反向遍历集合中的所有元素  
  14.     for(rit = s.rbegin(); rit != s.rend(); rit++)  
  15.     {  
  16.         cout << *rit << " ";  
  17.     }  
  18.     cout << endl;  
  19.     return 0;  
  20. }  
  21. //运行结果:6 5 3 1  
4.元素的删除

        与插入元素的处理一样,集合具有高效的删除处理功能,并自动重新调整内部的红黑树的平衡。删除的对象可以是某个迭代器位置上的元素、等于某键值的元素、一个区间上的元素和清空集合。

[cpp]  view plain  copy
 
  1. #include  
  2. #include  
  3. using namespace std;  
  4. int main()  
  5. {  
  6.     set<int> s;  
  7.     s.insert(5); //第一次插入5,可以插入  
  8.     s.insert(1);  
  9.     s.insert(6);  
  10.     s.insert(3);  
  11.     s.insert(5); //第二次插入5,重复元素,不会插入  
  12.     s.erase(6); //删除键值为6的元素  
  13.     set<int>::reverse_iterator rit; //定义反向迭代器  
  14.     //反向遍历集合中的所有元素  
  15.     for(rit = s.rbegin(); rit != s.rend(); rit++)  
  16.     {  
  17.         cout << *rit << " ";  
  18.     }  
  19.     cout << endl;   
  20.     set<int>::iterator it;  
  21.   
  22.     it = s.begin();  
  23.     for(int i = 0; i < 2; i++)  
  24.         it = s.erase(it);   
  25.     for(it = s.begin(); it != s.end(); it++)  
  26.         cout << *it << " ";  
  27.     cout << endl;  
  28.   
  29.     s.clear();  
  30.     cout << s.size() << endl;  
  31.   
  32.     return 0;  
  33. }  
  34. /* 
  35. 运行结果: 
  36. 5 3 1 
  37. 5 
  38. 0     
  39. */  
5.元素的检索

          使用find()方法对集合进行检索,如果找到查找的的键值,则返回该键值的迭代器位置;否则,返回集合最后一个元素后面的一个位置,即end()。

[cpp]  view plain  copy
 
  1. #include  
  2. #include  
  3. using namespace std;  
  4. int main()  
  5. {  
  6.     set<int> s;  
  7.     s.insert(5); //第一次插入5,可以插入  
  8.     s.insert(1);  
  9.     s.insert(6);  
  10.     s.insert(3);  
  11.     s.insert(5); //第二次插入5,重复元素,不会插入  
  12.     set<int>::iterator it;  
  13.     it = s.find(6); //查找键值为6的元素  
  14.     if(it != s.end())  
  15.         cout << *it << endl;  
  16.     else  
  17.         cout << "not find it" << endl;  
  18.     it = s.find(20);  
  19.     if(it != s.end())  
  20.         cout << *it << endl;  
  21.     else  
  22.         cout << "not find it" << endl;  
  23.     return 0;  
  24. }  
  25. /* 
  26. 运行结果: 
  27. 6 
  28. not find it    
  29. */  

下面这种方法也能判断一个数是否在集合中:

[cpp]  view plain  copy
 
  1. #include   
  2. #include   
  3. using namespace std;  
  4. int main() {  
  5.     set <int> s;  
  6.     int a;  
  7.     for(int i = 0; i < 10; i++)  
  8.         s.insert(i);  
  9.     for(int i = 0; i < 5; i++) {  
  10.         scanf("%d", &a);  
  11.         if(!s.count(a)) //不存在  
  12.             printf("does not exist\n");  
  13.         else  
  14.             printf("exist\n");  
  15.     }  
  16.     return 0;  
  17. }  


6.自定义比较函数

         使用insert将元素插入到集合中去的时候,集合会根据设定的比较函数奖该元素放到该放的节点上去。在定义集合的时候,如果没有指定比较函数,那么采用默认的比较函数,即按键值从小到大的顺序插入元素。但在很多情况下,需要自己编写比较函数。

编写比较函数有两种方法。

(1)如果元素不是结构体,那么可以编写比较函数。下面的程序比较规则为按键值从大到小的顺序插入到集合中。

[cpp]  view plain  copy
 
  1. #include  
  2. #include  
  3. using namespace std;  
  4. struct mycomp  
  5. //自定义比较函数,重载“()”操作符  
  6.     bool operator() (const int &a, const int &b)  
  7.     {  
  8.         if(a != b)  
  9.             return a > b;  
  10.         else  
  11.             return a > b;  
  12.     }  
  13. };  
  14. int main()  
  15. {  
  16.     set<int, mycomp> s; //采用比较函数mycomp  
  17.     s.insert(5); //第一次插入5,可以插入  
  18.     s.insert(1);  
  19.     s.insert(6);  
  20.     s.insert(3);  
  21.     s.insert(5); //第二次插入5,重复元素,不会插入  
  22.     set<int,mycomp>::iterator it;  
  23.     for(it = s.begin(); it != s.end(); it++)  
  24.         cout << *it << " ";  
  25.     cout << endl;  
  26.     return 0;  
  27. }  
  28. /* 
  29. 运行结果:6 5 3 1   
  30. */  
(2)如果元素是结构体,那么可以直接把比较函数写在结构体内。

[cpp]  view plain  copy
 
  1. #include  
  2. #include  
  3. #include  
  4. using namespace std;  
  5. struct Info  
  6. {  
  7.     string name;  
  8.     double score;  
  9.     bool operator < (const Info &a) const // 重载“<”操作符,自定义排序规则  
  10.     {  
  11.         //按score由大到小排序。如果要由小到大排序,使用“>”即可
  12. //Compare是std::greater时需要实现 operator > 
  13.         return a.score < score;  
  14.     }  
  15. };  
  16. int main()  
  17. {  
  18.     set s;  
  19.     Info info;  
  20.   
  21.     //插入三个元素  
  22.     info.name = "Jack";  
  23.     info.score = 80;  
  24.     s.insert(info);  
  25.     info.name = "Tom";  
  26.     info.score = 99;  
  27.     s.insert(info);  
  28.     info.name = "Steaven";  
  29.     info.score = 60;  
  30.     s.insert(info);  
  31.   
  32.     set::iterator it;  
  33.     for(it = s.begin(); it != s.end(); it++)  
  34.         cout << (*it).name << " : " << (*it).score << endl;   
  35.     return 0;  
  36. }  
  37. /* 
  38. 运行结果: 
  39. Tom : 99 
  40. Jack : 80 
  41. Steaven : 60 
  42. */  


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