C++回顾（二十五）—— map/multimap容器

25.1 map/multimap的简介

• map是标准的关联式容器，一个map是一个键值对序列，即(key,value)对。它提供基于key的快速检索能力。
• map中key值是唯一的。集合中的元素按一定的顺序排列。元素插入过程是按排序规则插入，所以不能指定插入位置。
• map的具体实现采用红黑树变体的平衡二叉树的数据结构。在插入操作和删除操作上比vector快。
• map可以直接存取key所对应的value，支持[]操作符，如map[key]=value。
• multimap与map的区别：map支持唯一键值，每个键只能出现一次；而multimap中相同键可以出现多次。multimap不支持[]操作符。
• 需要添加头文件：`#include

25.2 map/multimap构造

• map/multimap采用模板类实现，对象的默认构造形式：
  map mapTT;
  multimap multimapTT;
  如：

map<int, char> mapA;
map<string,float> mapB;

//其中T1,T2还可以用各种指针类型或自定义类型
map(const map &mp); //拷贝构造函数

25.3 map的使用

（1）map的插入与迭代器

map.insert(…); //往容器插入元素，返回pair
在map中插入元素的三种方式：
假设 map mapStu;

• 一、通过pair的方式插入对象：mapStu.insert( pair(3,"小张") );

• 二、通过make_pair的方式插入对象：mapStu.inset(make_pair(-1, “校长-1”));

• 三、通过value_type的方式插入对象：mapStu.insert( map::value_type(1,"小李") );

• 四、通过数组的方式插入值：mapStu[3] = “小刘"; mapStu[5] = “小王"；

• 前三种方法，采用的是insert()方法，该方法返回值为pair

• 第四种方法非常直观，但存在一个性能的问题。插入3时，先在mapStu中查找主键为3的项，若没发现，则将一个键为3，值为初始化值的对组插入到mapStu中，然后再将值修改成“小刘”。若发现已存在3这个键，则修改这个键对应的value。

（2）map对象的拷贝构造与赋值

• map& operator=(const map &mp); //重载等号操作符
• map.swap(mp); //交换两个集合容器

（3）map的大小

• map.size(); //返回容器中元素的数目
• map.empty();//判断容器是否为空

（4）map的删除

• map.clear(); //删除所有元素
• map.erase(pos); //删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器。
• map.erase(beg,end); //删除区间[beg,end)的所有元素 ，返回下一个元素的迭代器。
• map.erase(keyElem); //删除容器中key为keyElem的对组。

（5）map的查找

• map.find(key); 查找键key是否存在，若存在，返回该键的元素的迭代器；若不存在，返回map.end();
• map.count(keyElem); //返回容器中key为keyElem的对组个数。对map来说，要么是0，要么是1。对multimap来说，值可能大于1。

完整示例代码：

#include 
#include 

using namespace std;

int main()
{
	map<int, string> m;     //key是int类型  value是string类型

	m.insert(pair<int, string>(3, "aa"));     //通过pair对组（组合一组数据）插入
	m.insert(pair<int, string>(1, "zz"));

	m.insert(make_pair(5, "cc"));             //通过make_pair组合一对数据插入
	m.insert(make_pair(4, "ff"));

	m.insert(map<int, string>::value_type(6, "hh"));   //通过map内部静态成员函数插入
	m.insert(map<int, string>::value_type(2, "dd"));

	m[8] = "uu";                              //map重载了[]运算符
	m[7] = "ee";

	//遍历结果 按照key自动排序
	for (map<int, string>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
	{
		//it指向map的一个结点，一个结点就是一个pair对象，即it指向pair对象，pair对象有两个成员，first和second
		cout << "学号 " << it->first << "   姓名 " << it->second << endl; 
	}

	//前三种插入方法，如果数据已经存在则返回错误；第四种方法，如果数据存在则覆盖（不太安全）
	pair<map<int, string>::iterator, bool> p = m.insert(make_pair(5, "qq"));
	if (p.second == false)
	{
		cout << "插入失败" << endl;    //返回的迭代器指向已经存在的结点
		cout << "学号 " << p.first->first << "   姓名 " << p.first->second << endl;
	}
	else
	{
		cout << "插入成功" << endl;
	}

	m[3] = "www";       //直接把原有的数据覆盖
	for (map<int, string>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
	{
		cout << "学号 " << it->first << "   姓名 " << it->second << endl; 
	}

	cout << "map删除指定的位置" << endl;
	m.erase(m.begin());
	for (map<int, string>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
	{
		cout << "学号 " << it->first << "   姓名 " << it->second << endl; 
	}

	cout << "map删除区间" << endl;
	m.erase(--(m.end()), m.end());
	for (map<int, string>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
	{
		cout << "学号 " << it->first << "   姓名 " << it->second << endl; 
	}

	cout << "map删除具体元素" << endl;
	m.erase(4);    //根据k值删除
	for (map<int, string>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
	{
		cout << "学号 " << it->first << "   姓名 " << it->second << endl; 
	}


	return 0;
}

运算结果：

（6）multimap

• Multimap：1个key值可以对应多个value

Multimap 案例:
公司有销售部 sale （员工2名）、技术研发部 development （1人）、财务部 Financial （2人）
人员信息有：姓名，年龄，电话、工资等组成
通过 multimap进行 信息的插入、保存、显示
分部门显示员工信息

示例代码：

#include 
#include 

using namespace std;

class Employee
{
private:
	int id;
	string name;
public:
	Employee(int i, string n)
	{
		id = i;
		name = n;
	}
	void show()
	{
		cout << "工号：" << id << "    姓名：" << name << endl; 
	}
};

int main()
{
	Employee e1(1, "aa");
	Employee e2(2, "aa");
	Employee e3(3, "aa");
	Employee e4(4, "aa");
	Employee e5(5, "aa");
	Employee e6(6, "aa");
	Employee e7(7, "aa");
	Employee e8(8, "aa");

	multimap<string, Employee> m;

	//销售部门有三个员工
	m.insert(make_pair("sale", e1));
	m.insert(make_pair("sale", e2));
	m.insert(make_pair("sale", e3));

	//研发部门一个员工
	m.insert(make_pair("development", e4));

	//财务部门4个员工
	m.insert(make_pair("financial", e5));
	m.insert(make_pair("financial", e6));
	m.insert(make_pair("financial", e7));
	m.insert(make_pair("financial", e8));

	cout << m.count("financial") << endl;

	for (multimap<string, Employee>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
	{
		cout << "部门：" << it->first << endl;
		it->second.show();
	}

	return 0;
}

运行结果：

25.4 容器的共性机制

25.4.1 容器共同能力

理论提高：
所有容器提供的都是值（value）语意，而非引用（reference）语意。容器执行插入元素的操作时，内部实施拷贝动作。所以STL容器内存储的元素必须能够被拷贝（必须提供拷贝构造函数）。

• 除了queue与stack外，每个容器都提供可返回迭代器的函数，运用返回的迭代器就可以访问元素。

• 通常STL不会丢出异常。要求使用者确保传入正确的参数。

• 每个容器都提供了一个默认构造函数跟一个默认拷贝构造函数。如已有容器vecIntA。 vector vecIntB(vecIntA); //调用拷贝构造函数，复制vecIntA到vecIntB中。

• 与大小相关的操作方法(c代表容器)：
  c.size(); //返回容器中元素的个数
  c.empty(); //判断容器是否为空

• 比较操作(c1,c2代表容器)：
  c1 == c2 判断c1是否等于c2
  c1 != c2 判断c1是否不等于c2
  c1 = c2 把c2的所有元素指派给c1

25.4.2 各种容器的使用时机

• deque的使用场景：比如排队购票系统，对排队者的存储可以采用deque，支持头端的快速移除，尾端的快速添加。如果采用vector，则头端移除时，会移动大量的数据，速度慢。

• vector与deque的比较：
  （1）vector.at()比deque.at()效率高，比如vector.at(0)是固定的，deque的开始位置却是不固定的。
  （2）如果有大量释放操作的话，vector花的时间更少，这跟二者的内部实现有关。
  （3）deque支持头部的快速插入与快速移除，这是deque的优点。

• list的使用场景：比如公交车乘客的存储，随时可能有乘客下车，支持频繁的不确实位置元素的移除插入。

• set的使用场景：比如对手机游戏的个人得分记录的存储，存储要求从高分到低分的顺序排列。

• map的使用场景：比如按ID号存储十万个用户，想要快速要通过ID查找对应的用户。二叉树的查找效率，这时就体现出来了。如果是vector容器，最坏的情况下可能要遍历完整个容器才能找到该用户。