由于博主的能力有限,所以为了方便大家对于map和set的学习,我放一个官方的map和set的链接供大家参考:
在初阶阶段,我们已经接触过STL中的部分容器,比如:vector、list、deque,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<key, value>结构的键值对,在数据检索时比序列式容器效率更高。
在二叉搜索树的应用中我们就了解到了kv,他们可以用于单词的翻译等,其实这里的k就是我们所说的键,而v就是值,他们是以键值对的形式存入容器的,而我们今天所学习的map就是kv结构
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。
为了方便大家的理解,我们在stl的源码中提取了对于键值对的定义:
我们从map的官方解释中可以看到,键值对的类型是 pair<const key,T>
源码中就是定义了pair的结构体
在结构体pair中两个成员,一个为 first,另一个为second,first就是我们所说的键key,second就是值value
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。
map的介绍
- 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))。
map的使用
map的模板参数
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,set也一样
map的构造:
map的迭代器:
关于迭代器的使用我们依旧用代码来了解,更容易理解
map<string, string> mp; mp["插入"] = "insert"; for (map<string, string>::iterator i = mp.begin(); i!=mp.end();i++) { cout << i->first << ":" << i->second << endl; } return 0;
map<string, string> mp; mp["插入"] = "insert"; mp["删除"] = "pop"; mp["字符串"] = "string"; for (map<string, string>::reverse_iterator i = mp.rbegin(); i!=mp.rend();i++) { cout << i->first << ":" << i->second << endl; }
我们可以看到map的一个很有实用价值的点:
下标访问符号[]
它可以修改键值对,新增键值对,查找键值对
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。
insert函数:
map<string, string> mp; mp["插入"] = "insert"; mp["删除"] = "pop"; mp["字符串"] = "string"; mp.insert(pair <string, string>("结束", "end")); for (map<string, string>::iterator i = mp.begin(); i!=mp.end();i++) { cout << i->first << ":" << i->second << endl; } return 0;
很多同学会有疑惑,为什么插入的键值对到第二个去了呢,不是 在最后一个吗,其实是因为插入后map根据key进行了自动的排序
erase函数:
erase函数可以根据key来删除指定的键值对
map<string, string> mp; mp["插入"] = "insert"; mp["删除"] = "pop"; mp["字符串"] = "string"; mp.insert(pair <string, string>("结束", "end")); mp.erase("结束"); for (map<string, string>::iterator i = mp.begin(); i!=mp.end();i++) { cout << i->first << ":" << i->second << endl; } return 0;
find函数:
find函数可以根据key返回这个节点,如果找不到就返回cend
map<string, string> mp; mp["插入"] = "insert"; mp["删除"] = "pop"; mp["字符串"] = "string"; mp.insert(pair <string, string>("结束", "end")); mp.erase("结束"); for (map<string, string>::iterator i = mp.begin(); i!=mp.end();i++) { cout << i->first << ":" << i->second << endl; } auto x=mp.find("删除"); cout << x->first << ":" << x->second << endl; return 0;
count函数:
count函数能够根据key计算这个容器中的key的个数,要么是0,要么是1,就算是你后面插入也插入不进去
map<string, string> mp; mp["插入"] = "insert"; mp["删除"] = "pop"; mp["字符串"] = "string"; mp.insert(pair <string, string>("结束", "end")); mp.insert(pair<string, string>("字符串", "end")); mp.erase("结束"); for (map<string, string>::iterator i = mp.begin(); i!=mp.end();i++) { cout << i->first << ":" << i->second << endl; } cout << mp.count("字符串"); return 0;
总结:
- map中的的元素是键值对
- map中的key是唯一的,并且不能修改
- 默认按照小于的方式对key进行比较
- 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
- map的底层为平衡搜索树(红黑树),查找效率比较高
- 支持[]操作符,operator[]中实际进行插入查找。
multimap的介绍
- 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。
- 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。
并且map和mutimap的头文件都是一样的,但是multimap没有重载[]符号
set的介绍
set的简单介绍:
- 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。
这里还有几个需要注意的点:
- 与map/multimap不同,map/multimap中存储的是真正的键值对<key, value>,set中只放value,但在底层实际存放的是由<value, value>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中的元素不允许修改
- set中的底层使用二叉搜索树(红黑树)来实现。
set的使用
其实set的使用和map的区别不大,这里不做过多的讲解:
set<int> st; st.insert(1); st.insert(2); st.insert(3); st.insert(3); st.insert(4); for (set<int>::iterator i = st.begin(); i != st.end(); i++) { cout << *i << endl; } return 0;
从本段代码的输出结果来看就知道set的去重效果了
我们可以用迭代器来排出一个有序的序列:
set<int> st; st.insert(5); st.insert(2); st.insert(3); st.insert(3); st.insert(4); for (set<int>::iterator i = st.begin(); i != st.end(); i++) { cout << *i << endl; } return 0;
multiset的介绍
- 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)。
注意:
- multiset中再底层中存储的是<value, value>的键值对
- mtltiset的插入接口中只需要插入即可
- 与set的区别是,multiset中的元素可以重复,set是中value是唯一的
- 使用迭代器对multiset中的元素进行遍历,可以得到有序的序列
- multiset中的元素不能修改
- multiset的作用:可以对元素进行排序
其实set和multiset的区别就在于multiset可以有相同的元素,并且他的底层实现是存储<value, value>的键值对,而set是<key, value>的键值对
multiset<int> st; st.insert(5); st.insert(2); st.insert(3); st.insert(3); st.insert(4); for (multiset<int>::iterator i = st.begin(); i != st.end(); i++) { cout << *i << endl; } return 0;
好了,今天的分享到这里就结束了,感谢大家的支持!