目录

关联式容器

键值对

树形结构的关联式容器

set

注意

set的使用

set的模板参数列表

set的构造

set的迭代器

set修改操作

set的使用举例

map

map的使用

map的迭代器

map的容量与元素访问

注意

map中元素的修改

总结

multiset

注意

multiset的使用

multimap

注意

multimap的使用

在OJ中的使用

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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。

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。

template <class T1, class T2>
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)
{}
};

树形结构的关联式容器

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。

set

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：log2 n

 7. set中的元素不允许修改(为什么?)

8. set中的底层使用二叉搜索树(红黑树)来实现。

set的使用

set的模板参数列表

T: set中存放元素的类型，实际在底层存储的键值对。

Compare：set中元素默认按照小于来比较

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的构造

set的迭代器

set修改操作

set的使用举例

#include <set>
void TestSet()
{// 用数组array中的元素构造setint array[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0, 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 
6, 8, 0 };set<int> s(array, array+sizeof(array)/sizeof(array[0]));cout << s.size() << endl;// 正向打印set中的元素，从打印结果中可以看出：set可去重for (auto& e : s)cout << e << " ";cout << endl;// 使用迭代器逆向打印set中的元素for (auto it = s.rbegin(); it != s.rend(); ++it)cout << *it << " ";cout << endl;// set中值为3的元素出现了几次cout << s.count(3) << endl;
}

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通常用于排序和唯一地标识元素，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))。

map的使用

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

注意：在使用map时，需要包含头文件

map的迭代器

map的容量与元素访问

问题：当key不在map中时，通过operator获取对应value时会发生什么问题？

注意

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。

map中元素的修改

#include <string>
#include <map>
void TestMap()
{map<string, string> m;// 向map中插入元素的方式：// 将键值对<"peach","桃子">插入map中，用pair直接来构造键值对m.insert(pair<string, string>("peach", "桃子"));// 将键值对<"peach","桃子">插入map中，用make_pair函数来构造键值对m.insert(make_pair("banan", "香蕉"));// 借用operator[]向map中插入元素/*operator[]的原理是：用<key, T()>构造一个键值对，然后调用insert()函数将该键值对插入到map中如果key已经存在，插入失败，insert函数返回该key所在位置的迭代器如果key不存在，插入成功，insert函数返回新插入元素所在位置的迭代器operator[]函数最后将insert返回值键值对中的value返回*/// 将<"apple", "">插入map中，插入成功，返回value的引用，将“苹果”赋值给该引
用结果，m["apple"] = "苹果";// key不存在时抛异常
//m.at("waterme") = "水蜜桃";cout << m.size() << endl;// 用迭代器去遍历map中的元素，可以得到一个按照key排序的序列for (auto& e : m)cout << e.first << "--->" << e.second << endl;cout << endl;// map中的键值对key一定是唯一的，如果key存在将插入失败auto ret = m.insert(make_pair("peach", "桃色"));if (ret.second)cout << "<peach, 桃色>不在map中, 已经插入" << endl;elsecout << "键值为peach的元素已经存在：" << ret.first->first << "--->" 
<< ret.first->second <<" 插入失败"<< endl;// 删除key为"apple"的元素m.erase("apple");if (1 == m.count("apple"))cout << "apple还在" << endl;elsecout << "apple被吃了" << endl;
}

总结

1. map中的的元素是键值对

2. map中的key是唯一的，并且不能修改

3. 默认按照小于的方式对key进行比较

4. map中的元素如果用迭代器去遍历，可以得到一个有序的序列

5. map的底层为平衡搜索树(红黑树)，查找效率比较高O(log2 N)

6. 支持[]操作符，operator[]中实际进行插入查找。

multiset

1. 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。

2. 在multiset中，元素的value也会识别它(因为multiset中本身存储的就是组成 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。

3. 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。

4. 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。

5. multiset底层结构为二叉搜索树(红黑树)。

注意

1. multiset中在底层中存储的是的键值对

2. multiset的插入接口中只需要插入即可

3. 与set的区别是，multiset中的元素可以重复，set是中value是唯一的

4. 使用迭代器对multiset中的元素进行遍历，可以得到有序的序列

5. multiset中的元素不能修改

6. 在multiset中找某个元素，时间复杂度为O(log2 N)

7. multiset的作用：可以对元素进行排序

multiset的使用

此处只简单演示set与multiset的不同，其他接口接口与set相同

#include <set>
void TestSet()
{int array[] = { 2, 1, 3, 9, 6, 0, 5, 8, 4, 7 };// 注意：multiset在底层实际存储的是<int, int>的键值对multiset<int> s(array, array + sizeof(array)/sizeof(array[0]));for (auto& e : s)cout << e << " ";cout << endl;return 0;
}

multimap

1. 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，其中多个键值对之间的key是可以重复的。

2. 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 value_type;

3. 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。

4. multimap通过key访问单个元素的速度通常比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。

5. multimap在底层用二叉搜索树(红黑树)来实现。

注意

multimap和map的唯一不同就是：map中的key是唯一的，而multimap中key是可以 重复的。

multimap的使用

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(重复元素)。

4. 使用时与map包含的头文件相同

在OJ中的使用

. - 力扣（LeetCode）

class Solution {public:class Compare{public:// 在set中进行排序时的比较规则bool operator()(const pair<string, int>& left, const 
pair<string, int>& right){return left.second > right.second;}};vector<string> topKFrequent(vector<string>& words, int k){// 用<单词，单词出现次数>构建键值对，然后将vector中的单词放进去，统计每
个单词出现的次数map<string, int> m;for (size_t i = 0; i < words.size(); ++i)++(m[words[i]]);// 将单词按照其出现次数进行排序，出现相同次数的单词集中在一块multiset<pair<string, int>, Compare> ms(m.begin(), m.end());// 将相同次数的单词放在set中，然后再放到vector中set<string> s;size_t count = 0;   // 统计相同次数单词的个数size_t leftCount = k;vector<string> ret;for (auto& e: ms){if (!s.empty()){// 相同次数的单词已经全部放到set中if (count != e.second){if (s.size() < leftCount){ret.insert(ret.end(), s.begin(), s.end());leftCount -= s.size();s.clear();}else{break;}}}count = e.second;s.insert(e.first);}3. 两个数组的交集Ifor (auto& e : s){if (0 == leftCount)break;ret.push_back(e);leftCount--;}return ret;}};

. - 力扣（LeetCode）

class Solution {
public:vector<int> intersection(vector<int>& nums1, vector<int>& nums2) {// 先去重set<int> s1;for(auto e : nums1){s1.insert(e);}set<int> s2;for(auto e : nums2){s2.insert(e);}// set排过序，依次比较，小的一定不是交集，相等的是交集auto it1 = s1.begin();auto it2 = s2.begin();vector<int> ret;while(it1 != s1.end() && it2 != s2.end()){if(*it1 < *it2){it1++;}else if(*it2 < *it1){it2++;}else{ret.push_back(*it1);it1++;it2++;}}return ret;}
};