C++中的map和set的使用

简介: C++中的map和set的使用


关联式容器

我们已经知道STL中的部分容器,比如:vector、list、deque、
list
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。

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(pair)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)
  {}
};

树形结构的关联式容器

根据应用场景的不同,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

set的使用

1. set的模板参数列表

2. set的构造

3. set的迭代器

4. set的容量

5. set修改操作

6. set的使用举例

#include <set>
void TestSet()
{
   // 用数组array中的元素构造set
   int array[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0, 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 
  6, 8, 0 };
   set<int> s(array, array+sizeof(array)/sizeof(array));
   cout << s.size() << endl;
   // 正向打印set中的元素,从打印结果中可以看出:set可去重
   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;
   // set中值为3的元素出现了几次
   cout << s.count(3) << endl;
}

map

1. map的简介

mapd的介绍文档

阅读map容器中的函数时三个重要的typedef的变量:

翻译:

  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<const key, T> 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))

2. map的模板参数说明

3. map的构造

4. map的迭代器

5. map的容量与元素访问

问题: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。

6. map的元素修改



返回值:

#include <iostream>
using namespace std;
#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;
}

【map总结】

  1. map中的的元素是键值对
  2. map中的key是唯一的,并且不能修改
  3. 默认按照小于的方式对key进行比较
  4. 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
  5. map的底层为平衡搜索树(红黑树),查找效率比较高O ( l o g 2 N ) O(log_2 N)O(log2N)
  6. 支持[]操作符,operator[]中实际进行插入查找。

multimap和multiset的使用

multimap和multiset的使用

(本章完)

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