STL的set和map的基本使用

set和map的基本使用

前言：之前已经学了部分STL容器比如：vector，list，deque等等，这些容器统称为序列式容器，因为它们底层为线性序列的数据结构，里面存储的是元素本身，而STL中还有一些容器与这些容器不太相同它们是关联式容器，那么什么叫做关联式容器呢？关联式容器也是用来存储数据的，与序列式容器不同的是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。那么又有一个问题—>什么是键值对呢？用来表示具有一一对应关系的一种结构，该结构中一般包含两个成员变量key和value，key代表键值，value表示与key对应的信息。比如：英汉互译的字典，那一个单词必定会有与其对应的中文含义，反应到键值对上就是英文单词可以对应为key，可以通过查找key来找到对应的value也就是中文意思

//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)
		{}
};

根据应用场景不同，STL共实现了两种不同结构的关联式容器：树形结构与哈希结构。 树形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

set

set的介绍

set - C++ Reference (cplusplus.com)

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)，所以set适合去重+排序

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(less)，如果想让它按照大与比较，需要传greater

6. set中查找某个元素，时间复杂度为：log2n

7. set中的元素不允许修改(为什么?)----->如果支持修改就会改变树的结构，所以set的iterator和const_iterator作用差不多

8. set中的底层使用二叉搜索树(红黑树)来实现

set的使用

1. set的参数模板：

   • T: set中存放元素的类型，实际在底层存储的键值对

   • Compare是仿函数，set默认是小于比较

     //这样传就是元素是大于比较
     set> s;
     

   • Alloc: set中元素空间的管理方式，使用STL提供的空间配置器管理

2. set的构造函数

   

   函数声明	功能介绍
   set (const key_compare& comp = key_compare(), const allocator_type& alloc = allocator_type());	构造空的set
   set (InputIterator first, InputIterator last, const key_compare& comp = key_compare(), const allocator_type& alloc = allocator_type());	用[first, last)区间 中的元素构造set
   set(const set&x);	set的拷贝构造

   int main()
   {
       set s1;
   	vector arr = { 1,5,3,4,8,7,6,9,2 };
   	vector::iterator itbegin = arr.begin();
   	vector::iterator itend = arr.end();
   	set s2(itbegin, itend);
   	set s3(s2);
       for(auto& e:s1)
       //for(auto& e:s2)
       //for(auto& e:s3)
       {
           cout<

3. set的迭代器

   
   bidirectional iterator是一个双向迭代器
   
   这些成员函数与之前学习的容器成员函数用法相同，这里就不细说了

4. set的容量
   
   也与之前相同，empty就是判断set是否为空，size就是返回set的元素个数

5. set的修改操作

   插入操作
   

   pair insert(const value_type& val);
   //这个是最常用的插入方式
   //在set中插入元素val，实际上插入的是构成的键值对，如果插入成功就会返回<该元素在set位置的迭代器,true>
   //如果插入失败会返回
   

   int main()
   {
       set s;
   	vector arr = { 1,5,3,4,8,7,6,9,2 };
   	for (auto& e : arr)
   	{
           //常用的插入方法
   		s.insert(e);
   	}
       //第二种插入方法
       set::iterator it = s.find(7);
   	s.insert(it, 12);
       //观察插入的返回值
   	pair::iterator, bool> pa = s.insert(9);
   	cout << *(pa.first) << endl;
   	cout << pa.second << endl;
   	pa = s.insert(10);
   	cout << *(pa.first) << endl;
   	cout << pa.second << endl;
   }
   

   删除元素
   
   直接传要删位置的迭代器，或者元素就好了，find，swap和clear的用法与之前的相似

   count成员函数
   
   count这个函数的用法就是返回set中值为val的元素个数，这个函数对于set来说没有太大的意义，当然也可以用来判断在不在，但是这并没有find看起来清晰，这个函数在multiset中用处更大。

multiset

multiset也是包含在#include中，它与set并无太大的区别，最大的区别就是multiset支持重复插入，所以multiset可以用来排序。下面就是一些与set有些差异的地方

首先是insert可以重复插入，然后是find找的是第一个出现的val

在multiset中的count可以输出值为val的元素个数

map

map - C++ Reference (cplusplus.com)

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通常用于排序和唯一的标识元素，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))。

map的使用

1. map模板的介绍

   key: 键值对中key的类型(键值key是不允许被修改的)
   T： 键值对中value的类型
   Compare: 比较器的类型，map中的元素是按照key来比较的，缺省情况下按照小于来比较，一般情况下(内置类型元素)该参数不需要传递，如果无法比较时(自定义类型)，需要用户自己显式传递比较规则(一般情况下按照函数指针或者仿函数来传递)
   Alloc：通过空间配置器来申请底层空间，不需要用户传递，除非用户不想使用标准库提供的空间配置器
   
   

2. map的构造

map构造比较常用的就是创建一个空的map,就如上面的map mp(key和value都是类型)

3. map的迭代器
   
   
   这个迭代器的用法与之前的相同就不细说了

4. map的容量与元素访问

   函数声明	功能
   bool empty() const;	判断map是否为空
   size_type size() const;	返回map中有效元素个数
   mapped_type& operator[] (const key_type& k);	返回key对应的value的引用

注意：在元素访问时，有一个与operator[]类似的操作at()(该函数不常用)函数，都是通过key找到与key对应的value然后返回其引用，不同的是：当key不存在时，operator[]用默认value与key构造键值对然后插入，返回该默认value，at()函数直接抛异常。
文档中说调用这个函数相当于是调用了(分析可以先看了下面map的insert再返回来看，会更好理解)

(*((this->insert(make_pair(k,mapped_type()))).first)).second;//思考一下这句代码的含义
//注：make_pair就是一个构建键值对的函数
//其用法如下
void fun1()
{
	map mp;
	pair pr1(1, "苹果"); // 1
	pair pr2 = make_pair(2, "香蕉"); //2
    //两种方法都能成功插入，不过方法2更常用的是下面第三种写法，他可以自动推导传入的两个键值对的类型
    mp.insert(make_pair(3,"西瓜")); //3
	mp.insert(pr1);
	mp.insert(pr2);
}

	//(*((this->insert(make_pair(k, mapped_type()))).first)).second;可以写成下面的代码
	mapped_type& operator[] (const key_type& k);
	{
		pair ret = insert(make_pair(k,mapped_type()));
		return (ret.first)->second;
	}

由此可见 [] 的作用是插入，查找，修改

6. map中的元素修改
   
   用的最多的是第一种，我们可以看到insert插入结束之后会有一个返回值，返回的是一个pair,iterator就是返回key位置的迭代器，bool就是如果map中有就是插入失败返回false，如果没有就插入然后返回true

   void fun()
   {
       map mp;
   	pair pr1(1, "苹果");
   	mp.insert(pr1);
   	mp.insert(make_pair(2, "香蕉"));
   	mp.insert(pair(3, "西瓜"));
   }
   

   其他的一些接口用法都一样就先省略了，不过有一个接口count需要说一下：
   
   返回key为k的键值在map中的个数，注意map中key 是唯一的，所以该函数的返回值要么为0，要么为1，因此也可以用该函数来检测一个key是否在map中

总结：

1. map中的的元素是键值对

2. map中的key是唯一的，并且不能修改

3. 默认按照小于的方式对key进行比较

4. map中的元素如果用迭代器去遍历，可以得到一个有序的序列

5. map的底层为平衡搜索树(红黑树)，查找效率比较高O(log2n)

6. 支持[]操作符，operator[]中实际进行插入查找。

multimap

multimap - C++ Reference (cplusplus.com)

multimap中的接口可以参考map，功能都是类似的。

注意：

1. multimap中的key是可以重复的。

2. multimap中的元素默认将key按照小于来比较

3. multimap中没有重载operator[]操作—>因为key就不唯一了，不能确定想要的key的位置。

4. 使用时与map包含的头文件相同。