map & set

目录

一、关联式容器

二、键值对

三、树形结构的关联式容器

3.1 set

3.1.1 set的介绍        

3.1.2 set的使用       

3.2 multiset        

3.2.1 multiset的介绍         

3.2.2 multiset的使用         

3.3 map       

3.3.1 map的介绍         

3.3.2 map的使用        

3.4 multimap       

3.4.1 multimap的介绍      

3.3.2 multimap的使用         

---

        如果你已经了解了KV二叉搜索树，将会更容易读懂本文 

---

一、关联式容器

        STL中的部分容器，比如：vector、list、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，其里面存储的是结构的键值对，在数据检索时比序列式容器效率更高。

        

---

二、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，那么我们就可以通过键值对来描述这种关系。

SGI-STL中关于键值对的定义

template 
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)
    {}
};

        

---

三、树形结构的关联式容器

        根据应用场景的不桶，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。下面一依次介绍每一个容器。

3.1 set

3.1.1 set的介绍        

文档介绍

set - C++ Reference (cplusplus.com)https://legacy.cplusplus.com/reference/set/set/?kw=set

• set是按照一定次序存储元素的容器，底层是用二叉搜索树(红黑树)实现的
• 对于set，元素的value也标识它本身(即value就是key，类型为T)，并且每个value必须是唯一的（确保每个元素都可以标识它本身）。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
• 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（默认按照小于来比较）
• 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

                

3.1.2 set的使用       

详细内容见文档介绍，下面是接口和示例代码：接下来，通过下面这段代码学习 lower_bound 和 up_bound      

void test_set2()
{
	set myset;
	set::iterator itlow, itup;

	for (int i = 1; i < 10; i++) myset.insert(i * 10);
		// 10 20 30 40 50 60 70 80 90

	itlow = myset.lower_bound(30);	    // >= val值位置的iterator
	itup = myset.upper_bound(70);		// >  val值位置的iterator
 
	set::iterator it = itup;
	while (it != myset.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;						// 80 90

	myset.erase(itlow, itup);		    // 10 20 70 80 90

	for (auto e : myset)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test_set3()
{
	std::set myset;

	for (int i = 1; i <= 5; i++) myset.insert(i * 10);   // myset: 10 20 30 40 50

	//std::pair::const_iterator, std::set::const_iterator> ret;
	auto ret = myset.equal_range(35);

	std::cout << "the lower bound points to: " << *ret.first << '\n';   // >= val
	std::cout << "the upper bound points to: " << *ret.second << '\n';  // > val
}

        

3.2 multiset        

3.2.1 multiset的介绍         

文档介绍

multiset - C++ Reference (cplusplus.com)https://legacy.cplusplus.com/reference/set/multiset/?kw=multiset

• 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，multiset底层结构为二叉搜索树(红黑树)
• 在multiset中，元素的value也会识别它本身(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
•  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
• 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

        

3.2.2 multiset的使用         

仅演示与set的不同之处，大体上可以参考set的用法        

void test_multiset()
{
	// 排序
	multiset s;
	s.insert(5);
	s.insert(2);
	s.insert(6);
	s.insert(1);
	s.insert(5);
	s.insert(2);

	multiset::iterator it = s.begin();
	while (it != s.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;

	// 如果有多个值，find返回中序第一个val
	it = s.find(5);
	while (it != s.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;

	cout << s.count(2) << endl;

	// [>=val, >val)
	//auto ret = s.equal_range(2);
	//s.erase(ret.first, ret.second);
	size_t n = s.erase(2);
	cout << n << endl;
	for (auto e : s)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

VS2022 运行结果

1 2 2 5 5 6
5 5 6
2
2
1 5 5 6

        

3.3 map       

3.3.1 map的介绍         

文档介绍

map - C++ Reference (cplusplus.com)https://legacy.cplusplus.com/reference/map/map/?kw=map

• 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。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))
• 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;
• 在内部，map中的元素总是按照键值key进行比较排序的（默认按照小于的方式对key进行比较）。
• 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)。
• 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

        

3.3.2 map的使用        

void test_map1()
{
	map dict;
	dict.insert(pair("sort", "排序"));
	dict.insert(pair("insert", "插入"));
	dict.insert(pair("left", "左边"));

	//dict.insert(make_pair("right", "右边")); // 优化

	dict["erase"];					// 插入
	cout << dict["erase"] << endl;  // 查找
	dict["erase"] = "删除";			// 修改
	cout << dict["erase"] << endl;  // 查找
	dict["test"] = "测试";			// 插入+修改
	dict["left"] = "左边、剩余";	// 修改

	       

	string s1("xxxx"), s2("yyyy");
	dict.insert(make_pair(s1, s2));

	map::iterator it = dict.begin();
	while (it != dict.end())
	{    
        // 三种打印方式
		cout << (*it).first << ":" << (*it).second << endl;
		//cout << it.operator->()->first << ":" << it.operator->()->second << endl;
		//cout << it->first << ":" << it->second << endl;
		++it;
	}
	cout << endl;

	for (auto& kv : dict)
	{
		// kv.first += 'x';
		kv.second += 'x';

		cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
	}
}

运行结果


删除
erase:删除
insert:插入
left:左边、剩余
right:右边
sort:排序
test:测试
xxxx:yyyy


erase:删除x
insert:插入x
left:左边、剩余x
right:右边x
sort:排序x
test:测试x
xxxx:yyyyx

使用map统计水果出现的次数

void test_map2()
{
	string arr[] = { "苹果", "西瓜", "苹果", "西瓜", "苹果", "苹果", "西瓜", "苹果", "香蕉", "苹果", "香蕉" };
	map countMap;
	
	//for (auto& str : arr)
	//{
	//	//auto ret = countMap.find(str);
	//	//if (ret == countMap.end())
	//	//{
	//	//	// 没有表示第一次出现，插入
	//	//	countMap.insert(make_pair(str, 1));
	//	//}
	//	//else
	//	//{
	//	//	// 有就让次数++
	//	//	ret->second++;
	//	//}
	//	countMap[str]++;
	//}

    // 更优代码
	for (auto& str : arr)
	{
		countMap[str]++;
	}

	for (auto& kv : countMap)
	{
		cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
	}
}

extra map的[ ]重载代码剖析        

        

3.4 multimap       

3.4.1 multimap的介绍      

文档介绍        

multimap - C++ Reference (cplusplus.com)https://legacy.cplusplus.com/reference/map/multimap/?kw=multimap        

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

        

3.3.2 multimap的使用         

        multimap中的接口可以参考map，功能都是类似的，需要注意的是：multimap没有重载operator[]操作（为什么？）
        multimap可以有多个重复的key，那么operator[ ]返回哪个key的value呢？        

---