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。
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 -- pair
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：map 中存放的元素是一个个的键值对（即 pair 对象）。
// map中存的是一个pair结构体，key和value被封装在里面 template <class T1, class T2> struct pair { typedef T1 first_type; // 键值对中key的类型 typedef T2 second_type; // 键值对中value的类型 T1 first; // first相当于key T2 second; // second相当于value // 构造函数 pair() : first(T1()) , second(T2()) {} // 拷贝构造函数 pair(const T1& a, const T2& b) : first(a) , second(b) {} };
构造一个 pair 对象（键值对）：
std::pair<int, int> p(10, 20);
利用 make_pair 函数模板构造一个 pair 对象（键值对），通过传递给 make_pair 的参数隐式推导出来。
std::pair<int,int> p = std::make_pair(10,20); // 常用这种构造方式
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（集合）
（1）set 的介绍
set - C++ Reference (cplusplus.com)
【翻译】
- 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。
（2）set 的使用
a. set的模板参数列表
参数解释：
1、T：set 中存放元素的类型，实际在底层存储 的键值对。
2、Compare：set 中元素默认按照 小于 （< 升序）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（比如自定义类型），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）
- 小于（< 升序），less。
- 大于（> 降序），定义 set 时模板参数中要写上 greater。
3、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。
- 使用 set 时，需要包含头文件 #include 。
b. set的构造
c. set 的迭代器
d. set 的容量
e. set 修改操作
f. set 的使用举例
void test_set() { // 用数组array中的元素构造set int array[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 3 }; set<int> s(array, array+sizeof(array)/sizeof(array)); cout << s.size() << endl; s.insert(4); // 4已经在set中了，不会插入 cout << s.size() << endl; // 获取set元素个数 // 正向打印set中的元素，从打印结果中可以看出：set可以去重 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; // 两种查找元素方式： // 1、algorithm文件中的find函数，底层是暴力查找，全部节点遍历一遍，效率低，O(N) // auto ret = find(s.begin(), s.end(), 4); // 2、set的成员函数，O(logN) auto ret = s.find(4); // 这里需要判断一下，若找到，返回该元素的迭代器，若没有找到，返回s中最后一个元素后面的迭代器 if (ret != s.end()) { s.erase(ret); // 删除元素方式1，删除迭代器ret指向的元素 } s.erase(5); // 删除元素方式2：删除值为5的元素 // set中值为3的元素出现了几次 -- 1次(会去重) cout << s.count(3) << endl; }
注意：set 是不允许数据冗余的，使用 set 迭代器遍历 set 中的元素，可以得到一个有序序列，这样就达到了对一对数据排序+去重的效果。
（3）总结
- 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。
- set 中插入元素时，只需要插入 value 即可，不需要构造键值对。
- set 中的元素不可以重复（因此可以使用 set 进行去重）。
- 使用 set 的迭代器遍历 set 中的元素，可以得到有序序列。
- set 中的元素默认按照小于来比较。
- set 中查找某个元素，时间复杂度为：O(logn)，set 中增删查改都是 O(logN)。
- set 中的元素不允许修改（为什么? 因为 set 内部实现是基于哈希表的，哈希表中的元素是根据元素的哈希值来进行存储和查找的。如果一个元素被修改了，那么它的哈希值也会发生变化，这样就会导致原来存储该元素的位置无法再次找到该元素，从而破坏了 set 的内部结构。）
- set 中的底层使用二叉搜索树（红黑树）来实现。
2、map（映射）
（1）map的介绍
map - C++ Reference (cplusplus.com)
翻译：
- 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;
- 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）。
（2）map的使用
a. map的模板参数说明
参数解释：
1、key：键值对中 key 的类型。
2、T：键值对中 value 的类型。
3、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 （< 升序）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）。
- 小于（< 升序），less。
- 大于（> 降序），定义 map 时模板参数中要写上 greater。
4、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。
- 在使用 map 时，需要包含头文件 #include 。
b. map的构造
c. map的迭代器
d. map的容量与元素访问
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。
e. 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; else cout << "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; else cout << "apple被吃了" << endl; }
【C++】Map和Set -- 详解（下）https://developer.aliyun.com/article/1515234?spm=a2c6h.13148508.setting.30.11104f0e63xoTy
