C++STL关联式容器map
文章目录
- C++ STL关联式容器种类
- map容器
-
- 创建map容器
- map容器的成员方法
- map容器迭代器
- 获取键对应值的方法
- 插入数据的方式
C++ STL关联式容器种类
| 容器名称 | 特点 |
|---|---|
| map | 定义在 头文件中，使用该容器存储的数据，其各个元素的键必须是唯一的（即不能重复），该容器会根据各元素键的大小，默认进行升序排序（调用 std::less）。 |
| set | 定义在 头文件中，使用该容器存储的数据，各个元素键和值完全相同，且各个元素的值不能重复（保证了各元素键的唯一性）。该容器会自动根据各个元素的键（其实也就是元素值）的大小进行升序排序（调用 std::less）。 |
| multimap | 定义在 头文件中，和 map 容器唯一的不同在于，multimap 容器中存储元素的键可以重复。 |
| multiset | 定义在 头文件中，和 set 容器唯一的不同在于，multiset 容器中存储元素的值可以重复（一旦值重复，则意味着键也是重复的）。 |
C++ 11 还新增了 4 种哈希容器，即 unordered_map、unordered_multimap 以及 unordered_set、unordered_multiset。严格来说，它们也属于关联式容器，但由于哈希容器底层采用的是哈希表，而不是红黑树。
map容器
map 容器存储键值对。其中，各个键值对的键和值可以是任意数据类型，包括 C++ 基本数据类型（int、double 等）、使用结构体或类自定义的类型。
在使用 map 容器存储多个键值对时，该容器会自动根据各键值对的键的大小，按照既定的规则进行排序。
默认情况下，map 容器选用std::less排序规则（其中 T 表示键的数据类型），其会根据键的大小对所有键值对做升序排序。当然，根据实际情况的需要，我们可以手动指定 map 容器的排序规则，既可以选用 STL 标准库中提供的其它排序规则（比如std::greater），也可以自定义排序规则。
注意：使用 map 容器存储的各个键值对，键的值既不能重复也不能被修改。
#include
using namespace std;
map 容器的模板定义如下：
template < class Key, // 指定键（key）的类型
class T, // 指定值（value）的类型
class Compare = less<Key>, // 指定排序规则
class Alloc = allocator<pair<const Key,T> > // 指定分配器对象的类型
> class map;
创建map容器
- 调用 map 容器类的默认构造函数，可以创建出一个空的 map 容器，比如：
调用 map 容器类的默认构造函数，可以创建出一个空的 map 容器，比如：
通过此方式创建出的 myMap 容器，初始状态下是空的，即没有存储任何键值对。鉴于空 map 容器可以根据需要随时添加新的键值对，因此创建空 map 容器是比较常用的。
- 创建 map 容器的同时，进行初始化：
std::map<std::string, int>myMap{ {"C语言教程",10},{"STL教程",20} };
myMap 容器在初始状态下，就包含有 2 个键值对。
- 可以利用先前已创建好的 map 容器，再创建一个新的 map 容器。例如：
std::map<std::string, int>newMap(myMap);
通过调用 map 容器的拷贝（复制）构造函数，即可成功创建一个和 myMap 完全一样的 newMap 容器。
- 移动构造函数。当有临时的 map 对象作为参数，传递给要初始化的 map 容器时，此时就会调用移动构造函数。
#创建一个会返回临时 map 对象的函数
std::map<std::string,int> disMap() {
std::map<std::string, int>tempMap{ {"C语言教程",10},{"STL教程",20} };
return tempMap;
}
//调用 map 类模板的移动构造函数创建 newMap 容器
std::map<std::string, int>newMap(disMap());
注意，无论是调用复制构造函数还是调用拷贝构造函数，都必须保证这 2 个容器的类型完全一致。
- 取已建 map 容器中指定区域内的键值对，创建并初始化新的 map 容器。例如：
std::map<std::string, int>myMap{ {"C语言教程",10},{"STL教程",20} };
std::map<std::string, int>newMap(++myMap.begin(), myMap.end());
通过调用 map 容器的双向迭代器，实现了在创建 newMap 容器的同时，将其初始化为包含一个 {“STL教程”,20} 键值对的容器。
- 手动修改 map 容器的排序规则。默认情况下，map 容器调用 std::less 规则，根据容器内各键值对的键的大小，对所有键值对做升序排序。
std::map<std::string, int>myMap{ {"C语言教程",10},{"STL教程",20} };
std::map<std::string, int, std::less<std::string> >myMap{ {"C语言教程",10},{"STL教程",20} };
<"C语言教程", 10>
<"STL教程", 20>
手动修改了 myMap 容器的排序规则，令其作降序排序：
std::map<std::string, int, std::greater<std::string> >myMap{ {"C语言教程",10},{"STL教程",20} };
<"STL教程", 20>
<"C语言教程", 10>
map容器的成员方法
| 方法 | 功能 |
|---|---|
| begin() | 返回指向容器中第一个（注意，是已排好序的第一个）键值对的双向迭代器。如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。 |
| end() | 返回指向容器最后一个元素（注意，是已排好序的最后一个）所在位置后一个位置的双向迭代器，通常和 begin() 结合使用。如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。 |
| rbegin() | 返回指向最后一个（注意，是已排好序的最后一个）元素的反向双向迭代器。如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的反向双向迭代器。 |
| rend() | 返回指向第一个（注意，是已排好序的第一个）元素所在位置前一个位置的反向双向迭代器。如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的反向双向迭代器。 |
| cbegin() | 和 begin() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改容器内存储的键值对。 |
| cend() | 和 end() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改容器内存储的键值对。 |
| crbegin() | 和 rbegin() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改容器内存储的键值对。 |
| crend() | 和 rend() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改容器内存储的键值对。 |
| find(key) | 在 map 容器中查找键为 key 的键值对，如果成功找到，则返回指向该键值对的双向迭代器；反之，则返回和 end() 方法一样的迭代器。另外，如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。 |
| lower_bound(key) | 返回一个指向当前 map 容器中第一个大于或等于 key 的键值对的双向迭代器。如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。 |
| upper_bound(key) | 返回一个指向当前 map 容器中第一个大于 key 的键值对的迭代器。如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。 |
| equal_range(key) | 该方法返回一个 pair 对象（包含 2 个双向迭代器），其中 pair.first 和 lower_bound() 方法的返回值等价，pair.second 和 upper_bound() 方法的返回值等价。也就是说，该方法将返回一个范围，该范围中包含的键为 key 的键值对（map 容器键值对唯一，因此该范围最多包含一个键值对）。 |
| empty() | 若容器为空，则返回 true；否则 false。 |
| size() | 返回当前 map 容器中存有键值对的个数。 |
| max_size() | 返回 map 容器所能容纳键值对的最大个数，不同的操作系统，其返回值亦不相同。 |
| operator[] | map容器重载了 [] 运算符，只要知道 map 容器中某个键值对的键的值，就可以向获取数组中元素那样，通过键直接获取对应的值。 |
| at(key) | 找到 map 容器中 key 键对应的值，如果找不到，该函数会引发 out_of_range 异常。 |
| insert() | 向 map 容器中插入键值对。 |
| erase() | 删除 map 容器指定位置、指定键（key）值或者指定区域内的键值对。后续章节还会对该方法做重点讲解。 |
| swap() | 交换 2 个 map 容器中存储的键值对，这意味着，操作的 2 个键值对的类型必须相同。 |
| clear() | 清空 map 容器中所有的键值对，即使 map 容器的 size() 为 0。 |
| emplace() | 在当前 map 容器中的指定位置处构造新键值对。其效果和插入键值对一样，但效率更高。 |
| emplace_hint() | 在本质上和 emplace() 在 map 容器中构造新键值对的方式是一样的，不同之处在于，使用者必须为该方法提供一个指示键值对生成位置的迭代器，并作为该方法的第一个参数。 |
| count(key) | 在当前 map 容器中，查找键为 key 的键值对的个数并返回。注意，由于 map 容器中各键值对的键的值是唯一的，因此该函数的返回值最大为 1。 |
图中 Ei 表示的是 pair 类对象，即键值对。对于 map 容器来说，每个键值对的键的值都必须保证是唯一的。
#include map容器迭代器
map 容器配备的是双向迭代器（bidirectional iterator）。map 容器迭代器只能进行 ++p、p++、–p、p–、*p 操作，并且迭代器之间只能使用 == 或者 != 运算符进行比较。
示例：以 begin()/end() 组合为例，遍历 map 容器：
#include 运行结果：
C语言教程 http://c.biancheng.net/c/
STL教程 http://c.biancheng.net/stl/
示例：
#include 运行结果：
Java教程 http://c.biancheng.net/java/
STL教程 http://c.biancheng.net/stl/
通过调用 find() 方法，我们可以得到一个指向键为 “Java教程” 的键值对的迭代器，由此当使用 for 循环从该迭代器出开始遍历时，就只会遍历到最后 2 个键值对。
lower_bound(key) 返回的是指向第一个键不小于 key 的键值对的迭代器；
upper_bound(key) 返回的是指向第一个键大于 key 的键值对的迭代器；
示例：
#include lower：Java教程 http://c.biancheng.net/java/
upper：STL教程 http://c.biancheng.net/stl/
示例：equal_range(key) 成员方法表示的一个范围，位于此范围中的键值对，其键的值都为 key。
#include C语言教程 http://c.biancheng.net/c/
因为 map 容器中各键值对的键的值都是唯一的，因此通过 map 容器调用此方法，其返回的范围内最多也只有 1 个键值对。
获取键对应值的方法
- map 类模板中对[ ]运算符进行了重载，通过指定的键，我们可以轻松获取 map 容器中该键对应的值。
#include 注意，只有当 map 容器中确实存有包含该指定键的键值对，借助重载的 [ ] 运算符才能成功获取该键对应的值；反之，**若当前 map 容器中没有包含该指定键的键值对，则此时使用 [ ] 运算符将不再是访问容器中的元素，而变成了向该 map 容器中增添一个键值对。**其中，该键值对的键用 [ ] 运算符中指定的键，其对应的值取决于 map 容器规定键值对中值的数据类型，如果是基本数据类型，则值为 0；如果是 string 类型，其值为 “”，即空字符串（即使用该类型的默认值作为键值对的值）。
#include [ ] 运算符确实有“为 map 容器添加新键值对”的功能，但前提是要保证新添加键值对的键和当前 map 容器中已存储的键值对的键都不一样。例如：
#include - at() 成员方法。如果在当前容器中查找失败，该方法不会向容器中添加新的键值对，而是直接抛出 out_of_range 异常。
#include - find() 成员方法。该方法返回的是一个迭代器，即如果查找成功，该迭代器指向查找到的键值对；反之，则指向 map 容器最后一个键值对之后的位置（和 end() 成功方法返回的迭代器一样）。
#include - 遍历整个 map 容器，找到包含指定键的键值对，进而获取该键对应的值。比如：
#include 插入数据的方式
- 使用 [ ] 运算符
#include - insert() 成员方法。可以将新的键值对插入到 map 容器中的指定位置，但这与 map 容器会自动对存储的键值对进行排序并不冲突。当使用 insert() 方法向 map 容器的指定位置插入新键值对时，其底层会先将新键值对插入到容器的指定位置，如果其破坏了 map 容器的有序性，该容器会对新键值对的位置进行调整。
无需指定插入位置，直接将键值对添加到 map 容器中insert (P&& val);：
#include //调用 pair 类模板的构造函数
ret = mymap.insert(pair<string,string>{ "C语言教程","http://c.biancheng.net/c/" });
//调用 make_pair() 函数
ret = mymap.insert(make_pair("C语言教程", "http://c.biancheng.net/c/"));
- 向 map 容器的指定位置插入新键值对
insert (const_iterator position, P&& val);：
#include - insert() 方法还支持向当前 map 容器中插入其它 map 容器指定区域内的所有键值对，
insert (InputIterator first, InputIterator last);：
其中 first 和 last 都是迭代器，它们的组合
#include 区域内的键值对插入到 copymap 中
copymap.insert(first, last);
//遍历输出 copymap 容器中的键值对
for (auto iter = copymap.begin(); iter != copymap.end(); ++iter) {
cout << iter->first << " " << iter->second << endl;
}
return 0;
}
- insert() 方法向 map 容器中插入多个键值对，
insert ({val1, val2, ...});：
其中，vali 都表示的是键值对变量。
#include - emplace() 方法
template <class... Args>
pair<iterator,bool> emplace (Args&&... args);
只需要将创建新键值对所需的数据作为参数直接传入即可，此方法可以自行利用这些数据构建出指定的键值对。
该方法的返回值也是一个 pair 对象，其中 pair.first 为一个迭代器，pair.second 为一个 bool 类型变量：
- 当该方法将键值对成功插入到 map 容器中时，其返回的迭代器指向该新插入的键值对，同时 bool 变量的值为 true；
- 当插入失败时，则表明 map 容器中存在具有相同键的键值对，此时返回的迭代器指向此具有相同键的键值对，同时 bool 变量的值为 false。
#include - emplace_hint() 方法
template <class... Args>
iterator emplace_hint (const_iterator position, Args&&... args);
该方法不仅要传入创建键值对所需要的数据，还需要传入一个迭代器作为第一个参数，指明要插入的位置（新键值对键会插入到该迭代器指向的键值对的前面）；
该方法的返回值是一个迭代器，而不再是 pair 对象。当成功插入新键值对时，返回的迭代器指向新插入的键值对；反之，如果插入失败，则表明 map 容器中存有相同键的键值对，返回的迭代器就指向这个键值对。
#include