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。

 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  }

(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：

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

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：

 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  };

(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：

 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  };

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。

 #include
 #include
 using namespace std;
 int main()
 {
     set<int> s;
     return 0;
 }

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。

 #include
 #include
 using namespace std;
 int main()
 {
     set<int> s;
     s.insert(5); //第一次插入5，可以插入
     s.insert(1);
     s.insert(6);
     s.insert(3);
     s.insert(5); //第二次插入5，重复元素，不会插入
     set<int>::iterator it; //定义前向迭代器
     //中序遍历集合中的所有元素
     for(it = s.begin(); it != s.end(); it++)
     {
         cout << *it << " ";
     }
     cout << endl;
     return 0;
 }
 //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。

 #include
 #include
 using namespace std;
 int main()
 {
     set<int> s;
     s.insert(5); //第一次插入5，可以插入
     s.insert(1);
     s.insert(6);
     s.insert(3);
     s.insert(5); //第二次插入5，重复元素，不会插入
     set<int>::reverse_iterator rit; //定义反向迭代器
     //反向遍历集合中的所有元素
     for(rit = s.rbegin(); rit != s.rend(); rit++)
     {
         cout << *rit << " ";
     }
     cout << endl;
     return 0;
 }
 //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。

 #include
 #include
 using namespace std;
 int main()
 {
     set<int> s;
     s.insert(5); //第一次插入5，可以插入
     s.insert(1);
     s.insert(6);
     s.insert(3);
     s.insert(5); //第二次插入5，重复元素，不会插入
     s.erase(6); //删除键值为6的元素
     set<int>::reverse_iterator rit; //定义反向迭代器
     //反向遍历集合中的所有元素
     for(rit = s.rbegin(); rit != s.rend(); rit++)
     {
         cout << *rit << " ";
     }
     cout << endl;
     set<int>::iterator it;

     it = s.begin();
     for(int i = 0; i < 2; i++)
         it = s.erase(it);
     for(it = s.begin(); it != s.end(); it++)
         cout << *it << " ";
     cout << endl;

     s.clear();
     cout << s.size() << endl;

     return 0;
 }
 /*
 运行结果：
 5 3 1
 5
 0
 */

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()。

 #include
 #include
 using namespace std;
 int main()
 {
     set<int> s;
     s.insert(5); //第一次插入5，可以插入
     s.insert(1);
     s.insert(6);
     s.insert(3);
     s.insert(5); //第二次插入5，重复元素，不会插入
     set<int>::iterator it;
     it = s.find(6); //查找键值为6的元素
     if(it != s.end())
         cout << *it << endl;
     else
         cout << "not find it" << endl;
     it = s.find(20);
     if(it != s.end())
         cout << *it << endl;
     else
         cout << "not find it" << endl;
     return 0;
 }
 /*
 运行结果：
 6
 not find it
 */

下面这种方法也能判断一个数是否在集合中：

 #include
 #include
 using namespace std;
 int main() {
     set <int> s;
     int a;
     for(int i = 0; i < 10; i++)
         s.insert(i);
     for(int i = 0; i < 5; i++) {
         scanf("%d", &a);
         if(!s.count(a)) //不存在
             printf("does not exist\n");
         else
             printf("exist\n");
     }
     return 0;
 }

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。

 #include
 #include
 using namespace std;
 struct mycomp
 { //自定义比较函数，重载“（）”操作符
     bool operator() (const int &a, const int &b)
     {
         if(a != b)
             return a > b;
         else
             return a > b;
     }
 };
 int main()
 {
     set<int, mycomp> s; //采用比较函数mycomp
     s.insert(5); //第一次插入5，可以插入
     s.insert(1);
     s.insert(6);
     s.insert(3);
     s.insert(5); //第二次插入5，重复元素，不会插入
     set<int,mycomp>::iterator it;
     for(it = s.begin(); it != s.end(); it++)
         cout << *it << " ";
     cout << endl;
     return 0;
 }
 /*
 运行结果：6 5 3 1
 */

(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。

 #include
 #include
 #include
 using namespace std;
 struct Info
 {
     string name;
     double score;
     bool operator < (const Info &a) const // 重载“<”操作符，自定义排序规则
     {
         //按score由大到小排序。如果要由小到大排序，使用“>”即可
 //Compare是std::greater时需要实现 operator >。
         return a.score < score;
     }
 };
 int main()
 {
     set s;
     Info info;

     //插入三个元素
     info.name = "Jack";
     info.score = 80;
     s.insert(info);
     info.name = "Tom";
     info.score = 99;
     s.insert(info);
     info.name = "Steaven";
     info.score = 60;
     s.insert(info);

     set::iterator it;
     for(it = s.begin(); it != s.end(); it++)
         cout << (*it).name << " : " << (*it).score << endl;
     return 0;
 }
 /*
 运行结果：
 Tom : 99
 Jack : 80
 Steaven : 60
 */