C++ set和map系列(关联式容器)的介绍及使用
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1.关联式容器
STL中的容器分为两类，序列式容器和关联式容器。
序列式容器：例如STL库中的vector、list和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。
关联式容器：关联式容器也是用来存储数据的，与序列式容器不同的是，其里面存储的是一个pair
2.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。使用场景比如：商场的车辆出入系统，以车牌作为key，入场时间为value，当车辆出入的时候就可以快速的根据车牌查找到对应的入场信息；高铁实名制车票系统，以身份证号做为key，车票信息作为value。
STL中键值对的定义
template
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)
{}
}; 3.树形结构的关联式容器
3.1set(去重+排序)
3.1.1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。
注意：
1. 与map/multimap不同，map/multimap中存储的是真正的键值对
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中查找某个元素，时间复杂度为：
7. set中的元素不允许修改(为什么?)
8. set中的底层使用二叉搜索树(红黑树)来实现。
3.1.2使用
1.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
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
2.set的构造
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函数声明
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功能介绍
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set (const Compare& comp = Compare(), const Allocator&
= Allocator() );
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构造空的
set
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set (InputIterator first, InputIterator last, const
Compare& comp = Compare(), const Allocator& =
Allocator() );
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用
[first, last)
区
间中的元素构造
set
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set ( const set |
set
的拷贝构造
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3.set的迭代器
常用接口
| 函数声明 | 功能介绍 |
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iterator begin()
|
返回
set
中起始位置元素的迭代器
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iterator end()
|
返回
set
中最后一个元素后面的迭代器
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const_iterator cbegin()
const
|
返回
set
中起始位置元素的
const
迭代器
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const_iterator cend() const
|
返回
set
中最后一个元素后面的
const
迭代器
|
4.set的容量
| 函数声明 | 功能介绍 |
|
bool empty ( ) const
|
检测
set
是否为空，空返回
true
，否则返回
true
|
|
size_type size() const
| 返回set中有效元素的个数 |
5.set的修改操作
| 函数声明 | 功能介绍 |
|
pair |
在
set
中插入元素
x
，实际插入的是
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|
void erase ( iterator position )
|
删除
set
中
position
位置上的元素
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size_type erase ( const
key_type& x )
|
删除
set
中值为
x
的元素，返回删除的元素的个数
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void erase ( iterator first,
iterator last )
|
删除
set
中
[first, last)
区间中的元素
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void swap (
set |
交换
set
中的元素
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void clear ( )
|
将
set
中的元素清空
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iterator find ( const
key_type& x ) const
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返回
set
中值为
x
的元素的位置
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size_type count ( const
key_type& x ) const
|
返回
set
中值为
x
的元素的个数
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6.set的使用举例
int main()
{
// 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 s(array, array + sizeof(array) / sizeof(int));
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;
return 0;
} 3.2map
3.2.1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
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))。
3.2.2map的使用
1.map的模板参数列表
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。
2.map的构造
| 函数声明 | 功能介绍 |
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map()
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构造一个空的
map
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3.map的迭代器
| 函数声明 | 功能介绍 |
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begin()
和
end() --->普通迭代器
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begin:
首元素的位置，
end
最后一个元素的下一个位置
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cbegin()
和
cend() ---->const迭代器
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与
begin
和
end
意义相同，但
cbegin
和
cend
所指向的元素不
能修改
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4.map的容量与访问元素
| 函数声明 | 功能介绍 |
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bool empty ( ) const
|
检测
map
中的元素是否为空，是返回
true
，否则返回
false
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|
size_type size() const
|
返回
map
中有效元素的个数
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mapped_type& operator[] (const
key_type& k)
|
返回去
key
对应的
value
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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 。
5.map中元素的修改
| 函数声明 | 功能介绍 |
|
pair |
在
map
中插入键值对
x
，注意
x
是一个键值
对，返回值也是键值对：
iterator
代表新插入
元素的位置，
bool
代表释放插入成功
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void erase ( iterator position )
|
删除
position
位置上的元素
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size_type erase ( const
key_type& x)
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删除键值为
x
的元素
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void erase(iterator first,
iteratorlast )
|
删除
[first, last)
区间中的元素
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void swap (
map |
交换两个
map
中的元素
|
|
void clear ( )
|
将
map
中的元素清空
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iterator find ( const key_type& x
)
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在
map
中插入
key
为
x
的元素，找到返回该元
素的位置的迭代器，否则返回
end
|
|
const_iterator find ( const
key_type& x ) const
|
在
map
中插入
key
为
x
的元素，找到返回该元
素的位置的
const
迭代器，否则返回
cend
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size_type count ( const
key_type& x ) const
|
返回
key
为
x
的键值在
map
中的个数，注意
map
中
key
是唯一的，因此该函数的返回值
要么为
0
，要么为
1
，因此也可以用该函数来
检测一个
key
是否在
map
中
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6.map的使用示例
void TestMap()
{
map 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("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"));
m["apple"] = "苹果"; //operator[]：若对应的key不在，则会插入
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 << "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;
} 【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。
3.3multiset(排序)
与set的区别：multiset允许存储多个相同的key---->故没有去重的效果。
其他接口与set基本类似，此处就不多介绍了。
3.4multimap
与map的区别：multimap允许插入相同的key(key不是唯一的)，因此其不支持operator[]的接口函数。
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