map和set的简单介绍

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：

https://cplusplus.com/

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

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))。

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：

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
6. 支持[]操作符，operator[]中实际进行插入查找。

multimap的介绍

1. 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。
2. 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;
3. 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。
4. 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。
5. 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：

1. set是按照一定次序存储元素的容器
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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：

1. 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。
2. set中插入元素时，只需要插入value即可，不需要构造键值对。
3. set中的元素不可以重复(因此可以使用set进行去重)。
4. 使用set的迭代器遍历set中的元素，可以得到有序序列
5. set中的元素默认按照小于来比较
6. set中的元素不允许修改
7. 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

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. multiset底层结构为二叉搜索树(红黑树)。

注意：

1. multiset中再底层中存储的是<value, value>的键值对
2. mtltiset的插入接口中只需要插入即可
3. 与set的区别是，multiset中的元素可以重复，set是中value是唯一的
4. 使用迭代器对multiset中的元素进行遍历，可以得到有序的序列
5. multiset中的元素不能修改
6. 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！