C++精通之路：map和set

一：关联式容器

• 容器分类：

序列式容器：
初阶阶段中学习过STL中的部分容器，如：vector、list、deque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

关联式容器：
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 value>结构的键值对（保存映射关系），在数据检索时比序列式容器效率更高

二：键值对

• 概念：

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

• SGI-STL中关于键值对的定义：

template <class T1, class T2>
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：set

1. set的介绍

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

2. set的使用

set的模板参数列表：

T: set中存放元素的类型，实际在底层存储的键值对。
Compare：set中元素默认按照小于来比较
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

3. set的使用举例

#include 
void TestSet()
{
// 用数组array中的元素构造set
int array[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0, 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0 };
set<int> s(array, array+sizeof(array)/sizeof(array));
cout << s.size() << endl;
// 正向打印set中的元素，从打印结果中可以看出：set可去重
for (auto& e : s)
cout << e << " ";
cout << endl;
// 使用迭代器逆向打印set中的元素
for (auto it = s.rbegin(); it != s.rend(); ++it)
cout << *it << " ";
cout << endl;
// set中值为3的元素出现了几次
cout << s.count(3) << endl;
}

• C++中的multiset

1. multiset容器与set容器实现和接口基本一致，唯一区别就是，multiset允许键值冗余，即multiset容器当中存储的元素是可以重复的

2. 注意：对于find来说multiset返回底层搜索树中序的第一个键值为key的元素的迭代器

四： map

一：map的介绍

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;
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))

二：map的使用

• map的模板参数说明:
  

key: 键值对中key的类型
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
注意：在使用map时，需要包含头文件。

三：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
6. 支持[]操作符，operator[]中实际进行插入查找。

四：multimap

multimap容器与map容器的底层实现以及成员函数的接口都是基本一致，区别是multimap允许键值冗余，即multimap容器当中存储的元素是可以重复的

• 注意:

对于find来说multimap返回底层搜索树中序的第一个键值为key的元素的迭代器

由于multimap容器允许键值冗余，调用[
运算符重载函数时，应该返回键值为key的哪一个元素的value的引用存在歧义，因此在multimap容器当中没有实现[ ]运算符重载函数

五：有关oj题

• 前K个高频单词：（题目链接）
  
• 代码：

class Solution {
public:
    vector<string> topKFrequent(vector<string>& words, int k) {
          //sort不稳定,堆排序也一样
          //用两个map来排序
          map<string,int> countMap;
          for(auto& e: words)
          {
              countMap[e]++;
          }

          multimap<int,string,greater<int>> Map; //必须要用multimap，不然出现次数相同的string会被抵消掉
          for(auto& e:countMap )
          {
              Map.insert(make_pair(e.second,e.first));
          }
          auto it = Map.begin();
          vector<string> v;
          while(k--)
          {
               v.push_back(it->second);
               it++;
          }
          return v;
    }
};

• 思路：

1. 用一个map按字典序排字符串，并且记录出现次数
2. 再用一个multimap来排序出现次数，并且记录字符串
3. 利用迭代器来输出前k大的数

• 注意：

4. 不能使用sort和堆来排序，因为不稳定
5. 注意第二个map必须要用multimap，不然出现次数相同的string会被抵消掉
6. multimap Map; ，注意是greater

总结：

1. 当你只需要查找信息是否存在时，用set。
2. 当你需要利用当前信息去查看与之关联的信息时，用map.

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