C++中map和set的使用

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本篇简介:>:讲解C++中的新容器，set与map对于常用的接口介绍。
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一、set

1.1 set特点介绍

set的介绍
C++中的set是一个STL容器，它是一个自动排序的集合（即将数据存入set，我们通过迭代器顺序访问出来时，数据是有序的），内部使用红黑树（后面会讲解）来实现。它的特点是不允许重复元素，而且插入元素时自动进行排序。

set容器的特点

1. 存入set后数据有序： set是按照一定次序存储元素的容器，迭代器迭代出来的数据是有序的。
2. 数据唯一（可以用于去重）：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. set在底层是用二叉搜索树(红黑树)实现的。
   注意：
4. set中查找某个元素，时间复杂度为：$lo{g}_{2}n$，因为底层是红黑树。

1.2 set使用

1.21 构造函数

（来源于：官方文档）

测试构造：

	//测试构造
	void test_Construct() {
    set s1;//普通构造
    
   //迭代器构造
   //数组
    int arr[] = { 2,2,1,1,5,5,5,1,7,9,8,10 };
    set s2(arr,arr+sizeof(arr)/sizeof(int));    //默认就是升序
    cout << "s2: ";
    for (auto it : s2) {
        cout << it << " ";
    }
    cout << endl;
	//vector
    vector v = { 2,2,1,1,5,5,5,1,7,9,8,10 };
    set s3(v.begin(), v.end());    //默认就是升序
    cout << "s3: ";
    for (auto it : s3) {
        cout << it << " ";
    }
    cout << endl;

    //拷贝构造
    set s4(s3);
    cout << "s4: ";
    for (auto it : s3) {
        cout << it << " ";
    }
    cout << endl;
}

运行结果：

s2: 1 2 5 7 8 9 10
s3: 1 2 5 7 8 9 10
s4: 1 2 5 7 8 9 10

1.22 升/降序

void test_cmp() {
    //set 降序
    set<int, less<int>> s1;
    s1.insert(3);
    s1.insert(5);
    s1.insert(2);
    s1.insert(6);
    s1.insert(7);
    s1.insert(10);
    s1.insert(9);
    s1.insert(1);
    s1.insert(4);
    s1.insert(8);
    cout << "升序：s1: ";
    for (auto it : s1) {
        cout << it << " ";
    }
    cout << endl;

    //set升序
    set<int, greater<int>> s2;
    s2.insert({3,5,2,6,7,10,9,1,4,8});
    cout << "降序：s2: ";
    for (auto it : s2) {
        cout << it << " ";
    }
    cout << endl;
}

运行结果：

升序：s1: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
降序：s2: 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

1.23 其他接口

（1） 容量（capacity）相关：

接口名	介绍
empty( )	检测set是否为空，空返回true，否则返回false
size（）	获取set中有效数据的个数

（2）Modifiers（修改）

接口名	解释
insert	向set中插入数据，可以是迭代器区间们也可以是单个的值
erase	删除指定位置的数据（可以提供迭代器，也可以是元素值）
void swap (set& x);	交换两个set
void clear();	清除set中的数据

（3）查找

接口名	解释
iterator find (const value_type& val) const;	查找元素 ，返回该元素的迭代器
size_type count (const value_type& val) const;	返回目标元素在set中出现的次数（由于set是不予讯重复元素的，所以这个接口意义不大）

	void test() {
    set<int, greater<int>> s1;
    s1.insert({ 3,5,2,6,7,10,9,1,4,8 });

    cout << "有效数据的个数： " << s1.size() << endl;
    cout << "是否为空容器：  " << s1.empty() << endl;
    //在set中意义不大的函数
    cout << "容器中元素3出现了：  " << s1.count(3) << endl;
    set<int>:: iterator it = s1.find(2);        //找到则返回这个元素的迭代器，没找到，则返回end（）
    cout <<"find(2): "<< * it << endl;

    set<int, greater<int>> s2;
    s2.insert({ 1,5,8 });

    cout << "交换前："<<endl;
    cout << "s1: ";
    for (auto it : s1) {
        cout << it << " ";
    }
    cout << endl;

    cout << "s2: ";
    for (auto it : s2) {
        cout << it << " ";
    }
    cout << endl;

    swap(s1, s2);

    cout << "交换后：" << endl;
    cout << "s1: ";
    for (auto it : s1) {
        cout << it << " ";
    }
    cout << endl;

    cout << "s2: ";
    for (auto it : s2) {
        cout << it << " ";
    }
    cout << endl;

    s1.clear();
    cout << "清除：s1: ";
    for (auto it : s1) {
        cout << it << " ";
    }
    cout << endl;
}

运行结果：

有效数据的个数： 10
是否为空容器： 0
容器中元素3出现了： 1
find(2): 2
交换前：
s1: 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
s2: 8 5 1
交换后：
s1: 8 5 1
s2: 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
清除：s1:

二、map

2.1 map的特点介绍

map是一个关联容器，它提供了一种存储键值对的方法。它是按照键（key）进行排序和存储的，键必须是唯一的，而值（value）可以重复。map通常使用红黑树实现，所以它的查找、插入和删除操作的时间复杂度都是O(log n)。

那么何为键值对？
键值对是一种常用的数据存储结构，由“键”和“值”两部分组成。其中，“键”是唯一的，用于标识数据，而“值”则是与键相关联的数据。
其实很简单，例如： {“apple”, “苹果”}

下面是pair大概实现：

template <typename T1, typename T2> 
struct pair {
    T1 first;		//键
    T2 second;		//值
    pair() : first(), second() {}
    pair(const T1& x, const T2& y): first(x), second(y) {}
    template <typename U1, typename U2>
    pair(const pair<U1, U2>& p) : first(p.first), second(p.second) {}
    pair& operator=(const pair& rhs) {
        if (this != &rhs) {
            first = rhs.first;
            second = rhs.second;
        }
        return *this;
    }
};

2.2 map的使用

map和set的用法基本相同，只不过一个是键值对，一个是单个的值。
这里对于map就不过多介绍了。

✨构造函数

	void test_map() {
    // 构造空的map
    map<string, int> map1;
    cout << "map1:" << endl;
    for (auto it : map1) {
        cout << it.first << it.second << endl;
    }
    cout << endl;

    // 使用初始化列表构造
    map<string, string> map2{
        {"apple", "苹果"},
        {"banana", "香蕉"},
        {"orange", "橘子"}
    };
    cout << "map2:" << endl;
    for (auto it : map2) {
        cout << it.first << it.second << endl;
    }
    cout << endl;

    // 构造map并插入元素
    map<string, int> map3;
    map3.insert(pair<string, int>("panda", 1));
    map3.insert(make_pair("", 2));
    map3.insert(map<string, int>::value_type("monkey", 3));
    cout << "map3:" << endl;
    for (auto it : map3) {
        cout << it.first << it.second << endl;
    }
    cout << endl;
    cout << "空格对应的值:" << map3[""];
}

运行结果：

map1:

map2:
apple苹果
banana香蕉
orange橘子

map3:
2
monkey3
panda1

空格对应的值:2

[ ]的作用

在 C++ 中，map 中的 [] 运算符可以用于访问和修改 map 中的元素，其作用如下：

1. 若键值存在，返回对应的值；
2. 若键值不存在，会与这个不存在的key和默认值构成一个键值对，自动插入默，并返回该默认值的引用。

	void test() {
    std::map<std::string, int> my_map;
    my_map["apple"] = 2;
    my_map["banana"] = 3;
    cout << "my_map 变化前" << endl;
    for (auto it : my_map) {
        cout << it.first << " : " << it.second << endl;
    }
    cout << endl;

    std::cout << my_map["apple"] << std::endl; // 输出 2
    std::cout << my_map["pear"] << std::endl;  // 输出默认值 0

    cout << "my_map 变化后" << endl;
    for (auto it : my_map) {
        cout << it.first << " : " << it.second << endl;
    }
    cout << endl;

}

运行结果：

my_map 变化前
apple : 2
banana : 3

2
0
my_map 变化后
apple : 2
banana : 3
pear : 0

注意map可以通过[key]访问对应的value。

关于map，本篇就主要介绍这[ ]接口了。

三、实例

两个数组的交集

（1）关于set的示例使用：
set在oj题中的应用
题目名称：两个数组的交集
题目链接： 传送门
（声明：题目来源于“力扣”）

题目描述
给定两个数组 nums1 和 nums2 ，返回 它们的交集 。输出结果中的每个元素一定是 唯一 的。我们可以 不考虑输出结果的顺序 。

解题思路：
将两个数组分别进set中去重得到s1和s2，然后将其中一个与另一个比较，判断是否存在则是交集。

示例代码：

class Solution {
public:
    vector<int> intersection(vector<int>& nums1, vector<int>& nums2) {
        vector<int> ret;    //用于返回结构的数组
        //先通过set去重
        set<int> s1;
        for(int& it:nums1){
            s1.insert(it);
        }

        set<int> s2;
        for(int& it:nums2){
            s2.insert(it);
        }

        for(auto& it:s1){
            if(s2.count(it)){    //表示s1中的值在s2中可以找到
                ret.push_back(it);
            }
        }
        return ret;
    }
};

单词识别

（2）关于map的使用

题目描述：
输入一个英文句子，把句子中的单词(不区分大小写)按出现次数按从多到少把单词和次数在屏幕上输出来，次数一样的按照单词小写的字典序排序输出，要求能识别英文单词和句号。

1. 由于不区分大小写，可以先将字符串中所有的字母转化为小写。
2. 将字符串按照空格划分，划分为一个个单词word。
3. 将单词存入map，没出现一次单词，该单词的次数就+1；
4. 最后按迭代器跑一遍即可。

示例代码：

#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;

int main() {
    string sentence;
    getline(cin, sentence);
    //全部转化为小写
    for (auto& it : sentence) {
        if (it >= 'A' && it <= 'Z') {
            it += 32;
        }
    }
    auto left = sentence.begin();
    auto right = left;
    map<string, int, less<string>> m;
    for (int i = 0; i < sentence.size(); i++) {
        right = sentence.begin();
        if (sentence[i] == ' ' || sentence[i] == '.')
        {
            right += i;
            string word(left, right);
            left = right + 1;
            m[word]++;
        }
    }

    for (auto& it : m) {
        cout << it.first << ":" << it.second << endl;
    }
    return 0;
}