C++STL容器——map和set

目录

一.关联式容器

二.键值对

三.树形结构的关联式容器

1.set

2.map

3.multiset和multimap

四.整体代码

map_set.cpp

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

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

SGI-STL中关于键值对的定义：

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)
{}
};

三.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

1.set

set文档介绍

  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
  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：log2N
  7. set中的元素不允许修改
  8. set中的底层使用二叉搜索树(红黑树)来实现

set的使用

void test_set()
{set<int> s;s.insert(3);s.insert(1);s.insert(4);s.insert(3);s.insert(7);//排序+去重set<int>::iterator it = s.begin();while (it != s.end()){//*it += 1;不允许修改cout << *it << " ";++it;}cout << endl;for (auto ch : s){cout << ch << " ";}cout << endl;set<int> copy(s);for (auto ch : copy){cout << ch << " ";}cout << endl;set<int>::iterator pos = s.find(30);if (pos != s.end()){s.erase(pos);}s.erase(4);s.erase(40);for (auto ch : s){cout << ch << " ";}cout << endl;
}

可以看到重复元素被删除了,需要注意的是find查找时需要判断范围,但是erase不需要,但是其实erase底层逻辑是通过find实现的

2.map

map文档介绍

  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))

map的使用

void test_map1()
{map<int, int> m;m.insert(pair<int, int>(1, 1));m.insert(pair<int, int>(3, 3));m.insert(pair<int, int>(2, 2));//pair构造函数,构造一个匿名对象m.insert(make_pair(4, 4));//函数模板构造一个pair对象map<int, int>::iterator it = m.begin();while (it != m.end()){//cout << (*it).first << ":" << (*it).second << endl;cout << it->first << ":" << it->second << endl;++it;}cout << endl;for (auto& e : m){cout << e.first << ":" << e.second << endl;}cout << endl;
}

在插入时需要传入一个pair,也可以使用make_pair

接下来我们来看map统计数据时的一些方法

void test_map2()
{//第一种/*string strs[] = { "西瓜","葡萄", "苹果", "西瓜", "橘子", "西瓜", "葡萄", "西瓜", "苹果", "西瓜", "橘子", "葡萄" };map<string, int> countMap;for (auto& str : strs){map<string, int>::iterator ret = countMap.find(str);if (ret != countMap.end()){ret->second++;}else{countMap.insert(make_pair(str, 1));}}for (auto& e : countMap){cout << e.first << ":" << e.second << endl;}cout << endl;*///第二种//string strs[] = { "西瓜","葡萄", "苹果", "西瓜", "橘子", "西瓜", "葡萄", "西瓜", "苹果", "西瓜", "橘子", "葡萄" };//map<string, int> countMap;//for (auto& str : strs)//{//	//如果水果没在map中,则插入成功//	//如果在则插入失败,通过返回值拿到水果所在的节点迭代器,++次数//	pair<map<string, int>::iterator, bool> ret = countMap.insert(make_pair(str, 1));//	if (ret.second == false)//	{//		ret.first->second++;//	}//}//for (auto& e : countMap)//{//	cout << e.first << ":" << e.second << endl;//}//cout << endl;//第三种string strs[] = { "西瓜","葡萄", "苹果", "西瓜", "橘子", "西瓜", "葡萄", "西瓜", "苹果", "西瓜", "橘子", "葡萄" };map<string, int> countMap;for (auto& str : strs){//如果水果不在map中,则operator[]会插入pair<str,0>,返回映射对象(次数)的引用进行了++//如果水果在map中,则operator[]返回水果对应的映射对象(次数),对它++//一般不会用operator[]查找,因为如果key不在会插入数据countMap[str]++;}countMap["香蕉"];//插入countMap["香蕉"] = 1;//修改cout << countMap["香蕉"] << endl;//查找countMap["哈密瓜"] = 5;//插入+修改for (auto& e : countMap){cout << e.first << ":" << e.second << endl;}cout << endl;
}

3.multiset和multimap

multiset文档说明

multimap文档说明

void test_multi()
{//跟set的区别是允许键值冗余multiset<int> ms;ms.insert(3);ms.insert(2);ms.insert(1);ms.insert(3);ms.insert(5);ms.insert(4);for (auto e : ms){cout << e << " ";}cout << endl;//查找时找到的是第一次出现的auto pos = ms.find(3);cout << *pos << endl; ++pos;cout << *pos << endl; ++pos;cout << *pos << endl; ++pos;//multimap和map的区别和上面一样//multimap没有operator[],因为有多个相同的key时,不知道返回哪个key的value
}

四.整体代码

map_set.cpp

#include<iostream>
#include<set>
#include<map>
#include<string>
using namespace std;void test_set()
{set<int> s;s.insert(3);s.insert(1);s.insert(4);s.insert(3);s.insert(7);//排序+去重set<int>::iterator it = s.begin();while (it != s.end()){//*it += 1;不允许修改cout << *it << " ";++it;}cout << endl;for (auto ch : s){cout << ch << " ";}cout << endl;set<int> copy(s);for (auto ch : copy){cout << ch << " ";}cout << endl;set<int>::iterator pos = s.find(30);if (pos != s.end()){s.erase(pos);}s.erase(4);s.erase(40);for (auto ch : s){cout << ch << " ";}cout << endl;
}void test_map1()
{map<int, int> m;m.insert(pair<int, int>(1, 1));m.insert(pair<int, int>(3, 3));m.insert(pair<int, int>(2, 2));//pair构造函数,构造一个匿名对象m.insert(make_pair(4, 4));//函数模板构造一个pair对象map<int, int>::iterator it = m.begin();while (it != m.end()){//cout << (*it).first << ":" << (*it).second << endl;cout << it->first << ":" << it->second << endl;++it;}cout << endl;for (auto& e : m){cout << e.first << ":" << e.second << endl;}cout << endl;
}void test_map2()
{//第一种/*string strs[] = { "西瓜","葡萄", "苹果", "西瓜", "橘子", "西瓜", "葡萄", "西瓜", "苹果", "西瓜", "橘子", "葡萄" };map<string, int> countMap;for (auto& str : strs){map<string, int>::iterator ret = countMap.find(str);if (ret != countMap.end()){ret->second++;}else{countMap.insert(make_pair(str, 1));}}for (auto& e : countMap){cout << e.first << ":" << e.second << endl;}cout << endl;*///第二种//string strs[] = { "西瓜","葡萄", "苹果", "西瓜", "橘子", "西瓜", "葡萄", "西瓜", "苹果", "西瓜", "橘子", "葡萄" };//map<string, int> countMap;//for (auto& str : strs)//{//	//如果水果没在map中,则插入成功//	//如果在则插入失败,通过返回值拿到水果所在的节点迭代器,++次数//	pair<map<string, int>::iterator, bool> ret = countMap.insert(make_pair(str, 1));//	if (ret.second == false)//	{//		ret.first->second++;//	}//}//for (auto& e : countMap)//{//	cout << e.first << ":" << e.second << endl;//}//cout << endl;//第三种string strs[] = { "西瓜","葡萄", "苹果", "西瓜", "橘子", "西瓜", "葡萄", "西瓜", "苹果", "西瓜", "橘子", "葡萄" };map<string, int> countMap;for (auto& str : strs){//如果水果不在map中,则operator[]会插入pair<str,0>,返回映射对象(次数)的引用进行了++//如果水果在map中,则operator[]返回水果对应的映射对象(次数),对它++//一般不会用operator[]查找,因为如果key不在会插入数据countMap[str]++;}countMap["香蕉"];//插入countMap["香蕉"] = 1;//修改cout << countMap["香蕉"] << endl;//查找countMap["哈密瓜"] = 5;//插入+修改for (auto& e : countMap){cout << e.first << ":" << e.second << endl;}cout << endl;
}void test_multi()
{//跟set的区别是允许键值冗余multiset<int> ms;ms.insert(3);ms.insert(2);ms.insert(1);ms.insert(3);ms.insert(5);ms.insert(4);for (auto e : ms){cout << e << " ";}cout << endl;//查找时找到的是第一次出现的auto pos = ms.find(3);cout << *pos << endl; ++pos;cout << *pos << endl; ++pos;cout << *pos << endl; ++pos;//multimap和map的区别和上面一样//multimap没有operator[],因为有多个相同的key时,不知道返回哪个key的value
}int main()
{//test_set();//test_map1();//test_map2();test_multi();
}

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