【C++从0到王者】第三十一站:map与set(上)

简介: 【C++从0到王者】第三十一站:map与set

一、关联式容器

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<key, value>结构的键值对,在数据检索时比序列式容器效率更高

二、pair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

stl里面对于pair的定义是这样的

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)
  {}
};

pair有三种构造函数,不难看出,分别是无参的构造,拷贝构造,以及通过两个值来进行构造

除了三种构造函数以外,它还有一种方式,也可以生成pair对象。这个不是一个成员函数,所以可以直接使用。

如上的一些构造函数的使用将在map中进行演示

三、set

1. set的介绍

如下图所示:

我们可以注意到它的模板参数是要比其他容器多一个的,这个容器我们也可以看到是一个仿函数。我们使用优先级队列的时候也用过这个仿函数

集合是按照特定顺序存储唯一元素的容器。

在一个集合中,元素的值也标识它(值本身就是键,类型为 T),并且每个值必须是唯一的。集合中元素的值在容器中不能修改(元素总是 const 类型的),但是可以从容器中插入或删除元素。

在内部,集合中的元素总是按照其内部比较对象(类型为 Compare )指示的特定严格弱排序标准排序。

在通过键访问单个元素时,set 容器通常比 unordered_set 容器慢,但是它们允许基于次序对子集进行直接迭代。

集合通常以二叉搜索树的形式实现。这颗二叉搜索树是红黑树。

set其实就相当于key模型的二叉搜索树

注意:set里面的值是不可以被修改的,它实现这一点的原理就是将迭代器和const迭代器都是const迭代器没有任何区别。

2. set的部分接口以及应用

可以注意到,一共有三个构造函数,第一个是全缺省的默认构造函数,第二个是迭代器区间构造,第三个是拷贝构造。

不过这个拷贝构造的代价比较大,因为它是一个树的拷贝,而且析构也一样有很大的代价。

还有一个接口是insert

这里的value_type就是T

还有很多接口其实看一眼就大概知道啥意思

比如如下代码:可以简单的测试一下代码

void test_set1()
{
  set<int> s;
  s.insert(1);
  s.insert(5);
  s.insert(2);
  s.insert(2);
  s.insert(2);
  s.insert(2);
  s.insert(4);
  s.insert(4);
  s.insert(4);
  s.insert(3);
  set<int>::iterator it = s.begin();
  while (it != s.end())
  {
    cout << *it << " ";
    it++;
  }
  cout << endl;
}
int main()
{
  test_set1();
  return 0;
}

我们可以发现,set可以自动去重和排序

而它的去重原理就是:一个值已经有了,我们就不插入即可

同时我们也可以试一下set的删除

auto pos = s.find(3);
  s.erase(pos);
  s.erase(4);
  for (auto e : s)
  {
    cout << e << " ";
  }
  cout << endl;

如上有演示了两种删除,从表面来看,看上去好像没有什么大的区别。我们可以认为下面的是通过上面的进行实现的。

不过在find中如果没有找到的话,是会直接报错的。

而下面如果没有找到是什么也不会发生的

不过我们可以加一个判断来解决这个问题

这是因为find找不到会返回一个end迭代器导致的

在容器中搜索与val等效的元素,如果找到则返回一个迭代器,否则返回一个迭代器给set::end。

但是我们知道算法库里面也有一个find,这个find似乎也能完成这个操作

其实这两个find是存在一定的差异的,set里面的find是根据二叉搜索树的性质来进行查找的(其实是红黑树,效率更优),时间复杂度为O(logN),而算法库里面的find是一个一个查找的,时间复杂度为O(N)。

3. count

count的作用是,给一个值,然后返回它出现了几次。不过因为set容器里面的值是唯一的,所以一个元素在这里面,返回1,否则返回0

如下的代码可以演示find和count寻找一个数据的使用

void test_set2()
{
  set<int> s;
  s.insert(1);
  s.insert(5);
  s.insert(2);
  s.insert(4);
  s.insert(4);
  s.insert(3);
  set<int>::iterator it = s.begin();
  while (it != s.end())
  {
    cout << *it << " ";
    it++;
  }
  cout << endl;
  if (s.find(5) != s.end())
  {
    cout << "找到了" << endl;
  }
  if (s.count(5))
  {
    cout << "找到了" << endl;
  }
}
int main()
{
  test_set2();
  return 0;
}

4. lower_bound和upper_bound

返回迭代器到下界

返回一个迭代器,该迭代器指向容器中的第一个元素,该元素不被认为位于val之前(即,它要么等价,要么在val之后)。

该函数使用其内部比较对象(key_comp)来确定这一点,并返回一个迭代器,指向key_comp(element,val)将返回false的第一个元素。

如果用默认比较类型(less)实例化set类,则该函数返回一个指向不小于val的第一个元素的迭代器。

类似的成员函数upper_bound具有与lower_bound相同的行为,只是set包含一个与val等效的元素:在这种情况下,lower_bound返回一个指向该元素的迭代器,而upper_bound返回一个指向下一个元素的迭代器。

返回迭代器到上界

返回一个迭代器,该迭代器指向容器中被认为在val之后的第一个元素。

该函数使用其内部比较对象(key_comp)来确定这一点,并返回一个迭代器,指向key_comp(val,element)将返回true的第一个元素。

如果用默认比较类型(less)实例化set类,则该函数返回指向第一个大于val的元素的迭代器。

类似的成员函数lower_bound具有与upper_bound相同的行为,只是set包含一个与val等效的元素:在这种情况下,lower_bound返回一个指向该元素的迭代器,而upper_bound返回一个指向下一个元素的迭代器。

我们可以使用这段代码来进行验证

void test_set3()
{
  std::set<int> myset;
  std::set<int>::iterator itlow, itup;
  for (int i = 1; i < 10; i++) myset.insert(i * 10); // 10 20 30 40 50 60 70 80 90
  itlow = myset.lower_bound(30);                   
  itup = myset.upper_bound(60);                        
  myset.erase(itlow, itup);                     // 10 20 70 80 90
  for (auto e : myset)
  {
    cout << e << " ";
  }
  cout << endl;
}
int main()
{
  test_set3();
  return 0;
}

lower_bound和upper_bound一个设置为>=,一个设置为>。这样刚好可以将我们输入值所处的区间进行控制,刚好满足左闭右开。无论是构造也好,删除也好,插入也好都是刚好十分方便的。

相关文章
|
7月前
|
存储 JavaScript Java
(Python基础)新时代语言!一起学习Python吧!(四):dict字典和set类型;切片类型、列表生成式;map和reduce迭代器;filter过滤函数、sorted排序函数;lambda函数
dict字典 Python内置了字典:dict的支持,dict全称dictionary,在其他语言中也称为map,使用键-值(key-value)存储,具有极快的查找速度。 我们可以通过声明JS对象一样的方式声明dict
449 2
|
10月前
|
存储 缓存 JavaScript
Set和Map有什么区别?
Set和Map有什么区别?
673 1
|
7月前
|
存储 算法 容器
set_map的实现+set/map加持秒杀高频算法题锻炼算法思维
`set`基于红黑树实现,支持有序存储、自动去重,增删查效率为O(logN)。通过仿函数可自定义排序规则,配合空间配置器灵活管理内存。不支持修改元素值,迭代器失效需注意。`multiset`允许重复元素。常用于去重、排序及查找场景。
|
11月前
|
存储 JavaScript 前端开发
for...of循环在遍历Set和Map时的注意事项有哪些?
for...of循环在遍历Set和Map时的注意事项有哪些?
726 156
|
编译器 C++ 容器
【c++丨STL】基于红黑树模拟实现set和map(附源码)
本文基于红黑树的实现,模拟了STL中的`set`和`map`容器。通过封装同一棵红黑树并进行适配修改,实现了两种容器的功能。主要步骤包括:1) 修改红黑树节点结构以支持不同数据类型;2) 使用仿函数适配键值比较逻辑;3) 实现双向迭代器支持遍历操作;4) 封装`insert`、`find`等接口,并为`map`实现`operator[]`。最终,通过测试代码验证了功能的正确性。此实现减少了代码冗余,展示了模板与仿函数的强大灵活性。
370 2
|
存储 算法 C++
【c++丨STL】map/multimap的使用
本文详细介绍了STL关联式容器中的`map`和`multimap`的使用方法。`map`基于红黑树实现,内部元素按键自动升序排列,存储键值对,支持通过键访问或修改值;而`multimap`允许存在重复键。文章从构造函数、迭代器、容量接口、元素访问接口、增删操作到其他操作接口全面解析了`map`的功能,并通过实例演示了如何用`map`统计字符串数组中各元素的出现次数。最后对比了`map`与`set`的区别,强调了`map`在处理键值关系时的优势。
752 73
|
11月前
|
存储 C++ 容器
unordered_set、unordered_multiset、unordered_map、unordered_multimap的介绍及使用
unordered_set是不按特定顺序存储键值的关联式容器,其允许通过键值快速的索引到对应的元素。在unordered_set中,元素的值同时也是唯一地标识它的key。在内部,unordered_set中的元素没有按照任何特定的顺序排序,为了能在常数范围内找到指定的key,unordered_set将相同哈希值的键值放在相同的桶中。unordered_set容器通过key访问单个元素要比set快,但它通常在遍历元素子集的范围迭代方面效率较低。它的迭代器至少是前向迭代器。前向迭代器的特性。
674 0
|
11月前
|
编译器 C++ 容器
用一棵红黑树同时封装出map和set
再完成上面的代码后,我们的底层代码已经完成了,这时候已经是一个底层STL的红黑树了,已经已符合库里面的要求了,这时候我们是需要给他穿上对应的“衣服”,比如穿上set的“衣服”,那么这个穿上set的“衣服”,那么他就符合库里面set的要求了,同样map一样,这时候我们就需要实现set与map了。因此,上层容器map需要向底层红黑树提供一个仿函数,用于获取T当中的键值Key,这样一来,当底层红黑树当中需要比较两个结点的键值时,就可以通过这个仿函数来获取T当中的键值了。我们就可以使用仿函数了。
162 0
|
11月前
|
存储 编译器 容器
set、map、multiset、multimap的介绍及使用以及区别,注意事项
set是按照一定次序存储元素的容器,使用set的迭代器遍历set中的元素,可以得到有序序列。set当中存储元素的value都是唯一的,不可以重复,因此可以使用set进行去重。set默认是升序的,但是其内部默认不是按照大于比较,而是按照小于比较。set中的元素不能被修改,因为set在底层是用二叉搜索树来实现的,若是对二叉搜索树当中某个结点的值进行了修改,那么这棵树将不再是二叉搜索树。
400 0