C++set和map详细介绍

文章目录

前言
一、关联式容器和序列式容器
二、set
- 1.set文档介绍
- 2.set成员函数
- - 1.构造函数
  - 2.迭代器
  - 3.容量
  - 4.修改
  - 5.其他
三.multiset
四.map
- 1.map文档介绍
- 2.map成员函数
- - 1.构造
  - 2.insert插入
  - 3.count
  - 4.迭代器
  - 5.【】和at
五.multimap
总结

前言

在本篇文章中，我们将会学到关联式容器set,multiset,map,multimap。
其中前两种容器对应我们上篇二叉树文章中的K模型，后两者容器对应我们的KV模型。
我们来详细看一下吧！！！

一、关联式容器和序列式容器

我们在之前学习到的vector,list,stack,queue等都属于序列式容器，底层是线性结构，只存储数据。
关联式容器也是也是用来存储数据的，不过存储的是<K，V>这样一个键值对。

二者有什么区别呢？？
⭐️序列式容器中仅仅存储一个值，关联式容器中存储一个键值对
⭐️序列式容器内部不涉及排序，关联式容器内部自动排序
⭐️序列式容器的查找按照自身的值进行相关查找，关联式容器根据K的值进行查找。
并且关联式速度比序列式容器查找快很多。

键值对

键值对是由<K,V>两个值构成的，其中K叫做键值，V就是与之对应的数据。
比如在日常生活中我们用到的英汉字典，就是一个键值对，每个英文单词对应一个中文翻译。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。

在C++中STL中已经帮助我们实现了键值对---->(pair）

在这里插入图片描述
T1和T2可以是两个不同的类型，访问是值是first,第二个值是second。

二、set

1.set文档介绍

在这里插入图片描述

看一下模板参数

🌟T：底层存储的数据类型
🌟Compare:比较方式，默认按照小于方式比较
🌟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

set文档介绍

set是按照一定次序存储元素的容器
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。
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。
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。
set在底层是用二叉搜索树(红黑树)实现的。

看一下要点：
⭐️⭐️ set底层是一颗二叉树，内容可以删除，但不允许修改，查找某个元素时间复杂度为logN。
⭐️⭐️ set中不允许出现重复元素，本质是排序+去重
⭐️⭐️ set的迭代器遍历是一个有序序列
⭐️⭐️ set存的是一个值value,但是在底层也是一个键值对，不过这个键值对两个值都相同，即<value,value>,我们在使用时，只需要插入就可以，不需要构建键值对。
⭐️⭐️set比较默认按照小于比较
⭐️⭐️对于unique算法，去重相邻重复元素，去重之前需要先排序，才可以达到去重的效果。并不会改变容器的大小，随后调用erase删除这些重复元素。
nums.erase(unique(nums.begin(), nums.end()), nums.end());

2.set成员函数

1.构造函数

在这里插入图片描述
🌟🌟空的set

set< int >s;

🌟🌟迭代器区间构造set

set< int >s(s2.begin(),s2.end());

🌟🌟拷贝构造set

set< int >s(s2);

2.迭代器

在这里插入图片描述

遍历

🌟🌟迭代器遍历

set<int>s;
int a[] = { 8, 3, 1,1,2,3,4,5,6,7,10, 6, 4, 7, 14, 13 };
for (auto& e : a)
{s.insert(e);
}
//迭代器遍历
set<int>::iterator it = s.begin();
while (it != s.end())
{cout << *it << " ";it++;
}
cout << endl;

我们可以看到确实完成了去重任务。
在这里插入图片描述

🌟🌟范围for

	for (auto& e : s){cout << e << " ";}

3.容量

🌟 🌟 empty
在这里插入图片描述
判断set是否为空

🌟 🌟 size
在这里插入图片描述
找出set中有效元素的个数。

4.修改

🌟 🌟insert
在这里插入图片描述

第一个：直接插入一个值
第二个：在某个位置插入一个值
第三个：插入一个迭代器区间

看起来很简单蛮，我们来看点诡异的，第一个的返回值
pair<iterator,bool> 返回一个键值对？？

我们看一下文档的介绍
在这里插入图片描述
如果插入成功就返回插入结点的迭代器，并且返回true。
如果插入失败，也就是set中有这个元素，返回set中这个元素的迭代器，返回false。

🌟 🌟erase
在这里插入图片描述

第一个删除某个迭代器位置的值
第二个删除这个值，注意这个返回值，返回set中val这个元素的个数。
第三个删除一段迭代器区间

第一个删除和第二个删除有什么不同呢？？

看一下这段代码，运行结果是什么？？

	set<int>s;//空的setint a[] = { 8, 3, 1, 10, 6, 4, 7, 14, 13 };for (auto& e : a){s.insert(e);}for (auto& e : s){cout << e << " ";}cout << endl;//查找删除set<int>::iterator pos = s.find(3);s.erase(pos);for (auto& e : s){cout << e << " ";}cout << endl;

在这里插入图片描述
成功的把3删除了，那我们如果删除一个不存在的值呢？？？

	pos = s.find(30);s.erase(pos);for (auto& e : s){cout << e << " ";}cout << endl;

在这里插入图片描述
系统直接崩溃了，所以我们需要加判断!!!

那如果用第二种方法直接删除一个不存在的值呢？？

s.erase(20);

在这里插入图片描述
我们发现并没有报错。

对于直接删除：在就删除，不在不做任何处理

我们要注意这两个的区别！！！！

🌟 🌟swap
在这里插入图片描述
交换两个set的值
🌟 🌟clear

清空set中的元素

5.其他

🌟 🌟find
在这里插入图片描述
查找某个值，如果存在返回对应的迭代器区间，不存在返回end的迭代器。
🌟 🌟count
记录val这个值的个数，在set中出现了多少次。返回set中值为x的元素的个数

🌟 🌟lower_bound
在这里插入图片描述
记录大于等于val的迭代器
如果这个值存在，返回这个值的迭代器。
如果这个值不存在，返回大于这个值的迭代器。

在这里插入图片描述
在set中存在3，解引用就返回3。查找9，9不存在，就返回下一个

🌟 🌟upper_bound
在这里插入图片描述
upper_bound也是同样的道理，但是不同的是，这个返回大于val的迭代器。

三.multiset

multiset本质和set没有太大差别

我们先来看一下文档
在这里插入图片描述

multiset是按照特定顺序存储元素的容器，其中元素是可以重复的。
在multiset中，元素的value也会识别它(因为multiset中本身存储的就是<value, value>组成
的键值对，因此value本身就是key，key就是value，类型为T). multiset元素的值不能在容器
中进行修改(因为元素总是const的)，但可以从容器中插入或删除。
在内部，multiset中的元素总是按照其内部比较规则(类型比较)所指示的特定严格弱排序准则
进行排序。
multiset容器通过key访问单个元素的速度通常比unordered_multiset容器慢，但当使用迭
代器遍历时会得到一个有序序列。
multiset底层结构为二叉搜索树(红黑树)

与set相比，不同的是，multiset允许重复的值存在，本质就是排序。其他的都与set相同。

	set<int>s;int a[] = { 8, 3, 1,1,2,3,4,5,6,7,10, 6, 4, 7, 14, 13 };for (auto& e : a){s.insert(e);}set<int>::iterator it = s.begin();while (it != s.end()){cout << *it << " ";it++;}cout << endl;for (auto& e : s){cout << e << " ";}

看一下运行结果
在这里插入图片描述
我们再来看一下一个的返回值

这个地方就有很大的意义了。

count的意义也就发挥出来了。

四.map

map就是对应我们二叉树中的KV模型

1.map文档介绍

在这里插入图片描述
看一下模板参数

包括四个值：
🌟Key:键值对中的key值
🌟T：键值对中的value值
🌟Compare:比较器类型，一般是按照小于比较。如果是自定义类型，需要自己传递这个比较方式，达到要求。
🌟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

set文档介绍

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。
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<const key, T> value_type;
在内部，map中的元素总是按照键值key进行比较排序的。
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)。
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。
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))

看一下要点：
🌟🌟map中存储的是一个键值对，键值对中第一个元素，也就是key，根据key值进行排序，确定唯一元素。
第二个值value,与key的内容关联。
🌟🌟元素不可以修改key的值，但是可以修改value的值。
🌟🌟支持下标访问，把key放在[ ]中，可以找到与之对应的value元素。

2.map成员函数

这其中与很多和set的成员函数相同，在这里我就不再重复阐述了。
接下来主要讲述一些不同点，以及重点内容。
在这里插入图片描述

1.构造

🌟🌟1.有名构造
pair<string, string>p = { “pear”, “梨” };
m.insert( p);
🌟🌟2.匿名构造
m.insert(pair<string, string>(“apple”, “苹果”));
🌟🌟3.make_pair
m.insert(make_pair(“banana”, “香蕉”));
在这里插入图片描述
c++98新增的，本质就是一个函数模板

🌟🌟4.c++11多参数隐式类型转换
m.insert({“strawberrier” ,“草莓”});

2.insert插入

我们看一下官方文档
在这里插入图片描述
我们主要看一下第一条：

插入的是一个pair类型，返回值也是一个pair类型

我们来看一下有关返回值的介绍
在这里插入图片描述

如果插入到元素存在，返回值中的iterator就指向这个存在的位置的迭代器，bool值为false
如果插入元素不存在，返回值中的iterator就指向这个新插入的位置的迭代器，bool值为true
这里的元素插入是看key的值，与value无关。

3.count

在这里插入图片描述
count返回key为x的键值在map中的个数，注意map中key是唯一的，因此该函数的返回值要么为0，要么为1，因此也可以用该函数来检测一个key是否在map中。

4.迭代器

我们注意一下map有两个值，我们再遍历的时候，不能只遍历一个，要把两个分开。

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

first代表pair第一个值，second代表pair第二个值。

5.【】和at

map中支持【】访问元素。

如果我们想要统计水果出现的次数
第一步：先看这个水果在不在！！
第二步：如果不在，就把这一个键值对插入进去。如果在，就让vaule这个值加加。
最后遍历一边元素，就完成了

我们再map中不用折磨麻烦，我们看一下这个巧妙的代码。

// 统计水果出现的次数
string arr[] = { "苹果", "西瓜", "苹果", "西瓜", "苹果", "苹果", "西瓜", "苹果", "香蕉", "苹果", "香蕉" };
map<string, int> m;
for (auto& e : arr)
{m[e]++;
}

m[e]++;就完成了操作。

我们来看一下怎末实现的？？
在这里插入图片描述
【】的返回值是value类型，参数是一个key类型。

在文档中还有这样一段话，我们来剖析一下。
在这里插入图片描述

这个【】需要调用insert,insert上面我们已经介绍过了，拆分来看一下
🌟insert(make_pair(k,mapped_type())）这个是insert的原型，插入一个键值对，key值必须传入，如果value不传入，采用缺省值。
这个k存在，就返回这个k这个值的迭代器，不存在，就返回新插入这个k的迭代器。
🌟this->insert(make_pair(k,mapped_type()))调用这个返回值pair
🌟(this->insert(make_pair(k,mapped_type()))).first调用这个返回值的pair的第一个元素iterator，迭代器本身就是指针。
🌟(*((this->insert(make_pair(k,mapped_type()))).first)).second
这个迭代器指向的第二个元素，就是value.

通过这种方式我们就拿到了value的值
如果不存在，插入成功，返回新插入元素的迭代器
如果已存在，插入失败，返回该key所在位置的迭代器
operator[]函数最后将insert返回值键值对中的value返回

在元素访问时，有一个与operator[]类似的操作at()(该函数不常用)函数，都是通过key找到与key对应的value然后返回其引用
不同的是：当key不存在时，operator[]用默认value与key构造键值对然后插入，返回该默认value，at()函数直接抛异常。

我们看一下这段代码的结果是什么？？

	map<string, string> dict;dict.insert(make_pair("sort", "排序"));dict.insert(make_pair("string", "字符串"));dict.insert(make_pair("sort", "xxx"));

在这里插入图片描述

只与key的值有关，与value无关。
key相同，value不同，不会插入也不会更新

这个【】就有很多功能了，也可以插入，也可以查找，也可以修改
在这里插入图片描述

五.multimap

map和multimap没有太大区别
在这里插入图片描述

Multimaps是关联式容器，它按照特定的顺序，存储由key和value映射成的键值对<key,value>，其中多个键值对之间的key是可以重复的。
在multimap中，通常按照key排序和惟一地标识元素，而映射的value存储与key关联的内容。key和value的类型可能不同，通过multimap内部的成员类型value_type组合在一起，value_type是组合key和value的键值对:
typedef pair<const Key, T> value_type;
在内部，multimap中的元素总是通过其内部比较对象，按照指定的特定严格弱排序标准对key进行排序的。
multimap通过key访问单个元素的速度通常unordered_multimap容器慢，但是使用迭代器直接遍历multimap中的元素可以得到关于key有序的序列。
multimap在底层用二叉搜索树(红黑树)来实现