c++primer阅读笔记之关联容器学习

关联容器

关联容器简述

1. 关联容器通过键（key）存储和读取元素，而顺序容器通过元素在容器中的位置顺序存储和访问元素。关联容器最独特的地方在于其支持键的使用；
2. 如果希望有效的存储不同值得集合，那么使用set容器比较合适，而map容器则更适用于需要存储每个键所关联的值的情况；

Pair类型

Pair基本操作

Pair类型变量的创建方式

• 调用Pair类型的构造函数
  a) Pair< T1, T2 > p1，该构造函数创建一个Pair变量p1，其中该变量的第一个元素是T1类型，第二个元素是T2类型，该变量采用值初始化，即如果T1为string类型，那么就初始化为一个空字符串，如果T2是一个int类型，则初始化为0；
  b) Pair< T1, T2 > P1(v1, v2)，改构造函数创建一个Pair变量p1，两个元素分别为T1和T2类型，我们把第一个元素的值设为v1，第二个元素的值设为v2
  c) 注意点：
  i. 首先，我们要注意在创建Pair对象的时候，一定要提供变量类型，两个元素的类型可以是不一样的；
  ii. 我们在定义多个相同类型的Pair变量的时候，我们可以利用typedef来简化定义过程：
  typedef pair< T1, T2 > a;
  a n1(t1, t2);
  a n2(t1, t2);
  这里我们定义了两个变量n1与n2，其类型为pair< T1, T2 >类型
  iii. 对于pair类型，其元素是公有的，即我们可以通过点（.）操作符直接访问pair对象的两个元素，因此我们可以直接以输入的形式为两个元素赋值，即我们先声明该对象，然后再赋值:

pair< T1, T2 > a;
cin >> a.first >> a.second;

• 调用make_pair函数
  a) make_pair(v1, v2)，该函数以v1和v2值创建一个新的pair对象，其两个元素类型分别于v1和v2的相同
  b) 使用make_pair函数来定义pair对象要比构造函数的方式方便很多，因此常用make_pair方式

Pair类型元素访问方式

由于pair类型的元素是公有的（public），因此我们可以直接通过点（.）操作符来访问，即我们可以通过p.first来访问第一个元素，通过p.second来访问第二个元素

Pair类型的比较

我们可以对pair类型的对象进行比较，比较原则如下：
Pair类型的比较运算时遵循与字典次序的，即首先比较第一个元素，如果第一个元素相同，则再比较第二个元素，因此如果p1.first < p2.first，那么p1 < p2，如果不小于，那么比较第二个元素，如果p1.second < p2.second，则p1 < p2；
如果想要p1 == p2，我们需要p1.first == p2.first && p1.second == p2.second

Pair类型对应的头文件

#include<utility>

Pair类型注意事项

1. Pari类型并没有重定义<<输出操作符，因此我们不可以直接利用该操作符输出pair的值，即我们不可以直接cout << p，要想输出p的值，我们需要cout << p.first << p.second来实现

map类型

map容器简述

• map是键值对集合
• map类型为一个关联数组，即其可以使用键作为下标来获取一个值
• 关联的本质在于元素的值与某个特定的键相关联，而非通过元素在数组中的位置来获取

map对象的定义

map对象定义注意点：

• 首先，在定义map对象时，要指明map对象的键和值的类型，即要在定义时为map< K, V > pm格式；
• map对象的键应该是const类型的，即键是不可修改的；
• map对象的键必须支持 < 操作符
• map迭代器的解引用得到的并不是map的值成员，而是一个指向容器中一个value_type类型的值的引用，这与vector类型很不一样，这也导致了map类型的解引用得到的值与下标操作符得到的值是不一样的，而vector类型中，这两种操作得到的值则是一样的

map的构造函数

• map< k, v > m (创建一个名为m的空map对象，其键和值的类型分别为k和v)
• map< k,v >m(m2) (创建m2的副本m，m与m2必须有相同的键类型和值类型)
• map< k,v >m(b,e) (创建map类型的对象m，存储迭代器b和e标记范围内所有元素的副本。元素的类型必须能够转换为pair< const k,v >)

map类定义的类型

• map< k,v >::key_type (在map容器中，用作索引的键的类型)
• map< k,v >::mapped_type (在map容器中，用作索引的值的类型)
• map< k,v >::value_type (一个pair类型，其first元素为const map< k,v >::key_type类型，而second元素则为map< k,v >::mapped_type类型)

对map对象的操作

插入操作

对map类型进行元素插入操作有两种方法：

• 下标访问法（与vector最不同的地方之一，vector不能使用下标操作实现插入）
• 调用函数insert()法

下标访问法能够实现插入操作的主要原因是：
对于map类型来说，如果使用下标操作符利用键访问不存在的元素的时候，要利用该键创建新的键值对插入对应的map对象中，该建对应的值采用值初始化。因此使用下标可以实现插入操作。但是要注意，使用下标操作符在访问存在的元素的时候，可能改变该下标对应的值，而insert()方法则不会发生这样的问题，其访问存在的元素不会改变值。

insert操作

• m.insert(e)
  
  • e是一个用在m上的value_type类型的值。如果键e.first不在m中，则插入一个值为e.second的新元素；如果存在，则保持m不变
  • 该函数返回一个pair类型的对象，包含指向键为e.first的元素的map迭代器，以及一个bool类型的对象，表示是否插入了该元素（如果元素不存在，则bool值为true，如果已经存在，则其值为false）
• m.insert(beg, end)
  
  • beg和end是标记元素范围的迭代器。对于该范围内的所有元素，如果它的键m不存在，则将该键及其关联的值插入到m
  • 返回void类型
• m.insert(iter, e)
  
  • e是一个用在m上的value_type类型的值。如果键e.first不在m中，则创建新元素，并以迭代器iter为起点搜索新元素存储的位置
  • 返回一个迭代器，指向m中具有给定键的元素

查找操作

对map来说，查找操作有三种方式可以实现：

• 下标查找法（下标查找法很少使用，因此使用该方法，在没有的情况下，其会插入新的元素，如果在没有查到的情况下不需要插入新元素的话，是不能使用下标查找法的）
• 利用count函数查找
• 利用find函数查找

m.count(k)，返回的是键k出现的次数，当返回的为0时，则说明该键不存在，当返回非0，则该键存在，通过该函数只能指出是否存在以及有多少个这样的键，但是无法确定具体的位置（要注意，在map的操作中，都是对键k进行操作）
m.find(k)，如果m容器中存在按k索引的元素，则返回指向该元素的迭代器（这个迭代器是map< k, v >类型）。如果不存在，则返回超出末端迭代器
注：只要是使用了下标符进行操作，就一定会执行查找操作

删除操作

对map类型的对象执行删除操作通常是使用erase函数，但是map的erase函数与vector的erase函数的返回值有所不同，map的erase函数返回的是void或者删除元素的个数，而vector的erase函数返回的则是指向被删元素后面元素的迭代器

erase操作

• m.erase(k)
  
  • 删除m中键为k的元素
  • 返回size_type类型的值，表示删除的元素个数
• m.erase(p)
  
  • 从m中删除迭代器p所指向的元素。
  • p必须指向m中确实存在的元素而且不能等于m.end()。返回void类型
• m.erase(b, e)
  
  • 从m中删除一段范围内的元素，该范围由迭代器对b和e标记，其中，b和e都必须指向m中的元素或最后一个元素的下一个位置，删除的是b指向的元素到e指向的元素的前一个元素
  • 如果b和e相等，则不执行删除操作
  • 返回void类型

set类型

set容器简述

• 相比于map容器，set容器只是单纯的键集合，但是set又与vector不同，vector中的元素可以有重复的，但是set容器中的键不可以有重复的，即每一个键都必须是唯一的，这与map对键的要求是一样的。
• set容器支持map容器中的insert，count，find以及erase操作，因此有关set的插入，查找和删除操作可以参考map类型（除了下标的方法，其余的都一样），但是其不支持下标操作符，且没有定义mapped_type类型
• 在set容器中，其value_type不是pair类型，而是与key_type相同的类型

multimap和multiset类型

multimap和multiset类型简述

相较于map和set类型，multi* 类型允许一个键对应多个实例，而且这些实例在容器中相邻存放，即同一个键所关联的元素均相邻存放。但是multi*不支持下标操作，这很好理解，因为一个键对应多个实例，那么这时候我们基于键进行查找的时候，是无法确定要取哪个值的

insert，erase，find，count等操作的变化

• insert：由于一个键对应多个值，所以在multi*中使用insert操作时，即使存在也会执行插入操作，即每次调用总会添加一个元素
• erase：
  
  • m.erase(k)这样带有一个参数的删除操作，将会删除拥有该键的所有元素，并返回删除元素的个数
  • m.erase(b,e)这样带有迭代器的删除操作，只删除指定的元素，返回void类型
• count：count操作会求出某键出现的次数，这与非multi一样
• find：find操作会返回一个迭代器，指向第一个拥有正在查找的键的实例

multi*所特有的操作

• m.lower_bound(k):
  
  • 返回一个迭代器，指向键不小于k的第一个元素
• m.upper_bound(k):
  
  • 返回一个迭代器，指向键大于k的第一个元素
• m.equal_range(k):
  
  • 返回一个迭代器的pair对象，其first成员等价于m.lower_bound(k)。而second成员则等价于m.upper_bound(k)，该方法将产生一个迭代器范围，指出该键所关联的所有元素