C++ map和set的使用
关联式容器
vector、list、deque统称为序列式容器，因为其底层为线性序列的数据结构，存储的是元素本身
侧重于单纯的存储数据
关联式容器也是用来存储数据的，里面存储的是
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
如英汉字典，英文单词与其中文含义是一一对应的关系，二者构成一个键值对，通过该单词就可找到与之对应的中文含义
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)
{}
}; STL总共实现了两种不同结构的关联式容器：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
set
set的介绍
1 set是按照一定次序存储元素的容器
2 在set中，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（元素被const修饰）
3 set容器通过key访问单个元素的速度通常比unordered_set容器慢
4 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
2 set中的元素不可以重复(因此可以使用set进行去重)
3 使用set的迭代器遍历set中的元素，可以得到有序序列
4 set中的元素默认按照小于来比较
下面介绍的set和map的使用仅为精简版，均为使用较多的
set的使用：
1 查找在不在
2 排序+去重
T: set中存放元素的类型，set中插入元素时，只需要插入value，但实际在底层存储
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
insert：
返回值是pair：
插入成功-> pair<新插入key所在节点的迭代器,true>
插入失败-> pair<已存在的key/value所在节点的迭代器,false>
erase：
第一个版本的erase：（搭配find使用，需要进行判断）若不判断则给定无效的iterator会报错
给定正确的iterator会删除
第二个版本的erase：无论要删除的key是否存在，均不报错，若存在就删除，不存在则无事发生
find：
若是找到了，则返回此元素所在节点的迭代器，否则返回set::end()
count:
统计key的个数，对于set而言用处不大，因为在set里，key非0即1，可以用于判断key在不在
但对于multiset而言，count就有用武之地了，可以统计key的个数
测试1：
void test_set1()
{
//1 查找在不在
//2 排序+去重
set s;
s.insert(4);
s.insert(3);
s.insert(8);
s.insert(2);
s.insert(4);
s.insert(5);
pair::iterator,bool> ret = s.insert(2);
cout << ret.second << endl;
auto ret2 = s.insert(8);
cout << ret2.second << endl;
//迭代器遍历
set::iterator it = s.begin();
while (it != s.end())
{
//*it = 10；//不可以，set不允许key/value被修改
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
//范围for
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
s.erase(2);//删除存在的
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
s.erase(11);//删除不存在的，无事发生
set::iterator it2 = s.find(8);//删除存在的
s.erase(it2);
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
//it2 = s.find(30);//删除不存在的
//s.erase(it2); //报错，erase一个无效的迭代器程序会崩溃
//正确处理：
it2 = s.find(30);
if (it2 != s.end())
{
s.erase(it2);
}
if (s.count(3))//可用于判断key是否存在
{
cout << "3存在" << endl;
}
else
{
cout << "3不存在" << endl;
}
} 运行结果：
lower_bound：
返回>=val值位置的迭代器
upper_bound:
返回>val值位置的迭代器
可能会用到：删除一段区间的值
测试2：
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); //返回key为30位置的迭代器
itup = myset.upper_bound(60); //返回key为70位置的迭代器
myset.erase(itlow, itup);//左闭右开区间[30,70)，删除[30,60]
for (auto e : myset)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
set myset2(myset);
set::iterator itlow2, itup2;
for (int i = 1; i < 10; i++)
myset2.insert(i * 10);// 10 20 30 40 50 60 70 80 90
itlow2 = myset2.lower_bound(25);
itup2 = myset2.upper_bound(70);
myset2.erase(itlow2, itup2);//左闭右开区间[30,80)，删除[30,60]
for (auto e : myset2)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
} 运行结果：
equal_range：
测试3：
void test_set3()
{
set myset;
for (int i = 1; i <= 5; i++)
myset.insert(i * 10); // myset: 10 20 30 40 50
//pair::iterator, set::iterator> ret = myset.equal_range(35);
auto ret = myset.equal_range(35);
cout << "the lower bound points to: " << *ret.first << endl; // >= val
cout << "the upper bound points to: " << *ret.second << endl; // > val
} 运行效果：
multiset的使用：
multiset的用法和set相似，同样也是key/value不可被修改，multiset和set的区别在于：
multiset可以插入多个相同的key/value，即在multiset中可以存在多个某个key/value
set只允许唯一的key/value存在，一旦某个key/value已经存在那么就不会再插入相同值的key/value
insert：
erase：
返回删除某个值的个数
删除一段区间的元素
find：
如果用find查找某个key/value，当此key/value存在多个，则find返回中序第一个val位置的迭代器
count：
multiset允许存在多个相同值，count可以统计某个值的个数
equal_range：
第一个iterator：第一个>=val值位置的迭代器
第二个iterator：第一个>val值位置的迭代器
左闭右开区间
测试4：
void test_set4()
{
multiset s;
s.insert(4);
s.insert(3);
s.insert(8);
s.insert(2);
s.insert(4);
s.insert(5);
s.insert(8);
s.insert(2);
multiset::iterator it = s.begin();
while (it != s.end())
{
//*it = 10;//不可以修改key/value
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
// 如果有多个值，find返回中序第一个value
it = s.find(4);
while (it != s.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
cout << s.count(2)<=value, >value)
auto ret = s.equal_range(2);
s.erase(ret.first, ret.second);//删除连续的value
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
} 运行效果:
map
map的介绍
key不可被修改，value可被修改
1 在map中，键值key通常用于排序和唯一地标识元素，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
2 map中的元素总是按照键值key进行比较排序的
3 map中通过键值访问单个元素的速度通常比unordered_map容器慢
4 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
5 map通常被实现为平衡二叉搜索树(红黑树)
map的使用
key: 键值对中key的类型
T： 键值对中value的类型
insert:
注意：map的insert插入的是一个键值对
插入成功-> pair<新插入键值对所在节点的迭代器,true>
插入失败-> pair<已存在的键值对所在节点的迭代器,false>
再来熟悉一下键值对pair：
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)
{}
}; 
pair的第二个构造函数非常强大，设计成为了模板
如果形参的U,V和正在被初始化的pair的两个成员的类型一致，则为拷贝构造
如果不是完全一致，则可视为构造，只要形参pair的两个成员可以赋值给正在被初始化的pair
make_pair函数：
make_pair会返回一个键值对，我们可以用此函数来构建理想的键值对
operator[]：（重要)
给定一个key， operator[]函数会返回与之对应的value的引用
上图简化版（只是大概示意图，不是正统语法）：
原理： operator[]函数会调用insert函数，其中的V()是value的类型的匿名对象，即使是内置类型也会有构造函数，所以若是value为int类型，那么插入的键值对，它的第二个成员的默认值就是0
insert返回一个键值对：
所以operator[]有以下作用：
给定key返回对应value的引用，若是key不存在，则用默认value与key构造键值对然后插入
测试1：
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"));//推荐这个
string s1("xxx"), s2("yyy");
dict.insert(make_pair(s1, s2));
dict["erase"]; // 插入功能，原先无erase，并将对应的value初始化
cout << dict["erase"] << endl; // 查找
dict["erase"] = "删除"; // 修改
cout << dict["erase"] << endl;// 查找
dict["top"] = "顶级"; // 插入+修改
dict["left"] = "剩余"; // 修改
map::iterator it = dict.begin();//迭代器遍历
while (it != dict.end())
{
cout << it->first << ":" << it->second << endl;
//cout << (*it).first << ":" << (*it).second << endl; //也可以选择这种方式打印
++it;
}
cout << endl;
for (auto& kv : dict)//范围for遍历+修改value（map的key不可被修改）
{
//kv.first += 'y';//不可以修改
kv.second += 'y';//可以修改
cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
}
} 运行效果：
总结：
map中的的元素是键值对
map中的key是唯一的，并且不能修改
默认按照小于的方式对key进行比较
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
map的底层为平衡搜索树(红黑树)
支持operator[]
multimap的介绍
存储键值对
multimap和map的不同之处在于：map中的key是唯一的，而multimap中key是可以重复的
multimap中的接口可以参考map，功能都是类似的