【C++】map和set深度讲解（上）

> 作者简介：დ旧言~，目前大二，现在学习Java，c，c++，Python等

> 座右铭：松树千年终是朽，槿花一日自为荣。

> 目标：熟练掌握map和set容器。

> 毒鸡汤：得知坦然，失之淡然，争之必然，顺其自然。

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🌟前言  

早期我们学习了顺序容器（vector，list...），像这块容器中的元素都是按照顺序存储的，学习起来相对来说比较轻松，这个轻松是相对的，在C++STL中我们还有一种容器为关联式容器，这种容器在底层的实现及其复杂，但是使用起来相对容易，也是苦了我们编译器。关联式容器比较有代表性的就是map和set，那它们又是使用呢，又有什么优点呢？带上这些问题进入今天的学习。

⭐主体

学习多态咱们按照下面的图解：

🌙关联式容器

容器分类：

1. 序列式容器： 底层为线性序列的数据结构，里面存储的是元素本身，包含vector、list、deque、forward_list(C++11)等。
2. 关联式容器： 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，包含set、map、unordered_set、unordered_map等。

注意： stack、queue和priority_queue属于容器适配器

关联式容器：

🌙键值对

概念分析：

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。

应用场景：

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。

代码分析：

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)
    {}
};

C++的set

💫set的介绍

概念：

• set是按照一定次序存储元素的容器。
• 在set中，元素的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。

注意：

• 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：logN

💫set的使用

1.set的模板参数列表

分析：

1. T: set中存放元素的类型，实际在底层存储的键值对
   
2. Compare：比较方法，set中元素默认按照小于来比较（中序遍历为升序）
   
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

2.set的构造函数

举个栗子：

int main()
{
  set<int> set1;   //空构造
  
  int num[] = { 4,5,1,8,2,4,6,3 };
  set<int> set2(num, num + sizeof(num) / sizeof(num[0])); //对于数组使用原生指针构造
  
  set<int> set3(set2);  //拷贝构造
  
  // 范围for打印，从打印结果中可以看出：set可去重
  for (auto& e : set3)
    cout << e << " ";
  cout << endl;
}

运行结果：

3.set中迭代器相关函数

举个栗子：

int main()
{
  set<int> s;
  //插入元素
  s.insert(1);
  s.insert(4);
  s.insert(3);
  s.insert(3);
  s.insert(2);
  s.insert(2);
  s.insert(3);
  //遍历容器（正向迭代器）
  set<int>::iterator it = s.begin();
  while (it != s.end())
  {
    cout << *it << " ";
    it++;
  }
  cout << endl;
  //反向迭代器
  set<int>::reverse_iterator rit = s.rbegin();
  while (rit != s.rend())
  {
    cout << *rit << " ";
    rit++;
  }
  cout << endl;
}

运行结果：

4.set中常用的成员函数

举个栗子：

int main()
{
  set<int> s;
  //插入元素(自动去重）
  s.insert(1);
  s.insert(4);
  s.insert(3);
  s.insert(3);
  s.insert(2);
  s.insert(2);
  s.insert(3);
  //遍历容器
  for (auto e : s)
  {
    cout << e << " ";
  }
  cout << endl;
  //查找元素
  set<int>::iterator pos = s.find(3);
  //删除元素
  s.erase(pos);// 删除元素3
  s.erase(4);
  //容器大小
  cout << s.size() << endl;
  //清空容器
  s.clear();
  //容器判空
  cout << s.empty() << endl;
  //交换两个容器的数据
  set<int> tmp{ 10, 20, 30, 40 };
  s.swap(tmp);
  //容器中值为2的元素个数
  cout << s.count(2) << endl;
 
  cout << endl;
}

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