map & set 使用快速上手【C++】

目录

一，关联式容器 

二，键值对  

三，set

1）使用参考此文档

2）count 函数

3）multiset类

四，map

1. 模板参数介绍

2.operator[]介绍

3. multimap

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 英语比较好的同学可以自行查找文档 学习使用

set - C++ Reference (cplusplus.com)

一，关联式容器 

 在初阶阶段，我们已经接触过STL中的部分容器，比如：vector、list、deque、forward_list(C++11)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。那什么是关联式容器？它与序列式容器有什么区别？ 关联式容器也是用来存储数据的，与序列式容器不同的是，其里面存储的是结构的 键值对，在数据检索时比序列式容器效率更高。

序列容器和关联容器的主要区别在于元素的排列方式和访问方式。序列容器按照元素的插入顺序进行排序，可以通过位置（索引）来访问元素；而关联容器按照键的顺序进行排序，可以通过键来访问元素。另外，序列容器支持快速的随机访问，而关联容器则不支持。

二，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。

比如：现在要建立一个英汉互译的字典，那该字典中必然有英文单词与其对应的中文含义，而且，英文单词与其中文含义是一一对应的关系，即通过该应该单词，在词典中就可以找到与其对应的中文含义。

像这样：

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)
  {}
};

根据应用场景的不桶，STL总共实现了 两种不同结构的管理式容器： 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。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。下面一依次介绍每一个容器。

三，set

特点： 

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)。

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

6. set中查找某个元素，时间复杂度为：$log_2 n$

7. set中的元素不允许修改(为什么?)——保证树结构

8. set中的底层使用二叉搜索树(红黑树)来实现。

1）使用参考此文档

set - C++ Reference (cplusplus.com)

使用比较简单，就只讲解一些特殊的点：

set结构特点：

1. 中序遍历树时呈现有序性。

2. 数据去重性。

2）count 函数

set的count 函数，功能是统计相同key的个数。

功能意义不是很大，因为set类具有去重性，所以就跟find()函数功能重合。

3）multiset类

multiset类与set一个重要区别——multiset类允许重复数据。

假设:2 2 3，插入2，2的位置可以是2的左右孩子； 当通过查找时（set一般通过中序查找方法）首先查到的2也就是中序最先遍历到的。

四，map

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))。

1. 模板参数介绍

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。

简单尝试一下下面代码：

void Test_map()
{
	map m1;
	m1.insert(make_pair("string", "字符串")); // 可以写成pair("string", "字符串")，创建匿名对象
	m1.insert(make_pair("func", "函数"));
	m1.insert(make_pair("sort", "排序"));
	m1.insert(make_pair("void", "空返回"));

	auto dir = m1.begin();
	while (dir != m1.end())
	{
		cout << (*dir).first << " second:" << (*dir).second << endl;
        // cout<< dir->first ... ，dir是迭代器类型，STL一般是实现了->的重载
		dir++;
	}
	cout << endl;
}

以上代码中使用了make_pair类，那这个make_pair类有什么特点？？

本质上就是一个模板函数，里面封装了返回匿名对象，选择使用这么模板函数目的就是省略pair类型的填写，类型自动推导。

2.operator[]介绍

可以简单理解为：通过该成员函数，返回键值表中的_val的引用。(不理解也没关系，后面逐步理解) 

我们先尝试写一个记录物品数量的代码

void Test_map_operator()
{
	const char* arr[] = { "瓜", "花","瓜", "梨", "瓜" };

	map count;
	for (auto& e : arr)
	{
		auto ret = count.find(e);
		if ( ret == count.end())
		{
			count.insert(make_pair(e, 1));
		}
		else
		{
			ret->second++;
		}
		// count[e]++;
	}
	for (auto& e : count)
	{
		cout << e.first << ":" << e.second << endl;
	}
}

结果是正常的，然后我们将第一个auto的函数内容注释，替代为cout[e]++;  运行。运行结果跟我们的代码结果相同。这就有意思了。

文档中是这样解释这个代码的等效代码：

我们分析一下：

简单来个实验：

void Test_map_insert()
{
	map m1;
	m1.insert(make_pair("string", "字符串"));
	m1.insert(make_pair("func", "函数"));
	m1.insert(make_pair("sort", "排序"));
	m1.insert(make_pair("void", "空返回"));

	m1["afeng"];            // 查找，如果没有，则进行创建(修改)
	m1["afeng"] = "阿峰";   // 修改
	cout << m1["afeng"] << endl;
	m1["afeng"] = "阿峰fc"; // 查找 + 修改
	cout << m1["afeng"] << endl;
}

3. multimap

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(同学们可思考下为什么?)。(因为允许键值冗余，所以无法准确查找到对应的键值对)

4. 使用时与map包含的头文件相同

下一期预告：我们从底层了解AVL树，上强度！

结语

   本小节就到这里了，感谢小伙伴的浏览，如果有什么建议，欢迎在评论区评论，如果给小伙伴带来一些收获请留下你的小赞，你的点赞和关注将会成为博主创作的动力。