C++ map和set
小倪同学 -_- 人气:2关联式容器
关联式容器包括序列式容器和关联式容器
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。
关联式容器： 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，包含set、map、unordered_set、unordered_map等。
注意： stack、queue和priority_queue属于容器适配器
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。
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)
{}
};
set
set的介绍
- 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<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中查找某个元素，时间复杂度为：logN
set的使用
set的模板参数列表
T: set中存放元素的类型，实际在底层存储<value, value>的键值对。
Compare：set中元素默认按照小于来比较
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
set的构造
| 函数声明 | 功能介绍 |
|---|---|
| set (const Compare& comp = Compare(), const Allocator& =Allocator()); | 构造空的set |
| set (InputIterator first, InputIterator last, const Compare& comp = Compare(), const Allocator& = Allocator() ); | 用[first, last)区间中的元素构造set |
| set ( const set<Key,Compare,Allocator>& x); | set的拷贝构造 |
set中常用的成员函数
| 成员函数 | 功能 |
|---|---|
| insert | 插入元素 |
| erase | 删除元素 |
| find | 查找元素 |
| size | 获取容器中元素的个数 |
| clear | 清空容器 |
| empty | 判空 |
| swap | 交换两个容器中的数据 |
| count | 获取某个元素的个数 |
使用示例
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;
}
运行结果如下
set中迭代器相关函数
| 成员函数 | 功能 |
|---|---|
| begin | 返回set中起始位置元素的迭代器 |
| end | 返回set中最后一个元素后面的迭代器 |
| rbegin | 返回set第一个元素的反向迭代器 |
| rend | 返回set最后一个元素下一个位置的反向迭代器 |
使用示例
void test_set()
{
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;
}
运行结果如下
multiset
multiset和set的区别是multiset允许数据冗余，即multiset中允许存在数据相同的元素，而set不能。
void test_set()
{
set<int> s;
s.insert(1);
s.insert(3);
s.insert(4);
s.insert(2);
s.insert(2);
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
multiset<int> ms;
ms.insert(1);
ms.insert(3);
ms.insert(4);
ms.insert(2);
ms.insert(2);
for (auto e : ms)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
运行结果如下
两个容器中成员函数find意义也有区别：
set中的find是返回值为val的迭代器，而multiset中的find是返回第一个值为val的迭代器。
map
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。
- 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的模板参数说明
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
map构造
void test_map()
{
map<int, double> m1; //构造一个key为int类型，value为double类型的空容器
map<int, double> m2(m1); //拷贝构造
map<int, double> m3(m2.begin(), m2.end()); //利用迭代器拷贝构造
map<int, double, greater<int>> m4; //按int降序排序
}
map的插入
插入函数原型
pair<iterator,bool> insert (const value_type& val);
这里的value_type是pair的重命名
typedef pair<const Key, T> value_type;
方式一： 构造匿名对象插入。
int main()
{
map<int, string> m;
// 构造一个匿名对象插入
m.insert(pair<int, string>(2, "two"));
m.insert(pair<int, string>(1, "one"));
m.insert(pair<int, string>(3, "three"));
for (auto e : m)
{
cout << e.first << "-" << e.second << endl;
}
cout << endl;
return 0;
}
运行结果如下
方式二： 调用make_pair函数模板
make_pair函数模板如下
template <class T1, class T2>
pair<T1, T2> make_pair(T1 x, T2 y)
{
return (pair<T1, T2>(x, y));
}
make_pair可以根据传入参数类型自行推导模板类型
上述代码可改为
int main()
{
map<int, string> m;
// 构造一个匿名对象插入
m.insert(make_pair(2, "two"));
m.insert(make_pair(1, "one"));
m.insert(make_pair(3, "three"));
for (auto e : m)
{
cout << e.first << "-" << e.second << endl;
}
cout << endl;
return 0;
}
运行结果相同
insert的返回值也是一个pair对象，pair中第一个成员类型是插入的map的迭代器类型，第二个成员类型是bool类型
bool类型的作用如下
- 若待插入元素的键值key在map当中不存在，则insert函数插入成功，并返回插入后元素的迭代器和true。
- 若待插入元素的键值key在map当中已经存在，则insert函数插入失败，并返回map当中键值为key的元素的迭代器和false。
map的[ ]运算符重载
函数原型：
mapped_type& operator[] (const key_type& k);
函数的返回值如下：
(*((this->insert(make_pair(k, mapped_type()))).first)).second
乍一看很是复杂，把括号分清后便明朗许多
原代码可分解为
mapped_type& operator[] (const key_type& k)
{
//调用insert函数插入键值对
pair<iterator, bool> ret = insert(make_pair(k, mapped_type()));
//拿出从insert函数获返回的迭代器
iterator it = ret.first;
//返回该迭代器位置元素的值value
return it->second;
}
应用场景：
void test_map1()
{
string str[] = { "sort", "sort", "tree", "insert", "sort", "tree", "sort", "test", "sort" };
map<string, int> countMap;
for (auto& e : str)
{
countMap[e]++;
}
for (auto& e : countMap)
{
cout << e.first << "-" << e.second << endl;
}
cout << endl;
}
运行结果
map其他常用成员函数
| 成员函数 | 功能 |
|---|---|
| void erase ( iterator position ) | 利用迭代器删除元素 |
| size_type erase ( const key_type& x ) | 删除键值为x的元素 |
| void erase ( iterator first,iterator last ) | 删除[first, last)区间中的元素 |
| iterator find ( const key_type& x) | 找到返回该元素的位置的迭代器，否则返回end |
| size | 获取容器中元素的个数 |
| empty | 判空 |
| clear | 清空容器 |
| swap | 交换两个容器中的数据 |
| count | 获取某个元素的个数 |
使用示例
int main()
{
map<int, string> m;
m.insert(make_pair(2, "two"));
m.insert(make_pair(1, "one"));
m.insert(make_pair(3, "three"));
m.insert(make_pair(4, "four"));
//根据key值进行删除
m.erase(3);
//根据迭代器进行删除
map<int, string>::iterator pos = m.find(4);
if (pos != m.end())
{
m.erase(pos);
}
// 获取元素为2的迭代器
pos = m.find(2);
if (pos != m.end())
{
cout << pos->first<<"-"<<pos->second << endl;
}
//获取容器中元素的个数
cout << m.size() << endl;
//容器中key值为2的元素个数
cout << m.count(2) << endl;
//清空容器
m.clear();
//容器判空
cout << m.empty() << endl;
//交换两个容器中的数据
map<int, string> tmp;
m.swap(tmp);
return 0;
}
map的迭代器相关函数
| 成员函数 | 功能 |
|---|---|
| begin | 返回map中起始位置元素的迭代器 |
| end | 返回map中最后一个元素后面的迭代器 |
| rbegin | 返回map第一个元素的反向迭代器 |
| rend | 返回map最后一个元素下一个位置的反向迭代器 |
操作演示
int main()
{
map<int, string> m;
m.insert(make_pair(2, "two"));
m.insert(make_pair(1, "one"));
m.insert(make_pair(3, "three"));
// 正向迭代器遍历
map<int, string>::iterator it = m.begin();
while (it != m.end())
{
cout << it->first << "-" << it->second << endl;
it++;
}
cout << endl;
// 反向迭代器遍历
map<int, string>::reverse_iterator it2 = m.rbegin();
while (it2 != m.rend())
{
cout << it2->first << "-" << it2->second << endl;
it2++;
}
cout << endl;
return 0;
}
multiset
multimap容器和map容器的区别与multiset容器和set容器的区别一样，multimap允许键值冗余，即multimap容器当中存储的元素是可以重复的。
int main()
{
multimap<int, string> mt;
//插入元素（允许重复）
mt.insert(make_pair(2, "two"));
mt.insert(make_pair(2, "two"));
mt.insert(make_pair(1, "one"));
mt.insert(make_pair(3, "three"));
for (auto e : mt)
{
cout << e.first << "-" << e.second << endl;
}
cout << endl;
return 0;
}
注意： 由于multimap容器允许键值冗余，调用[ ]运算符重载函数时，应该返回键值为key的哪一个元素的value的引用存在歧义，因此在multimap容器不支持[ ]运算符重载函数。
加载全部内容