C++map和set

Posted 蓝乐

tags:

篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了C++map和set相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

本文将衔接二叉搜索树,介绍C++中的两个容器set和map。
在进入本文之前,建议先回顾之前关于二叉搜索树的介绍:
二叉搜索树详解

set 和 map

set介绍

概念

·set就是Key模型的二叉搜索树,对于set而言,其key值是每个结点的唯一标识,也就是说set中的元素不允许重复。
·虽然set只存放key,但在底层来说,set和map一样,存放的也是<key, value>的键值对。只不过对于set来说,其value就是key,类型为T。
·set的元素不可被修改,这是因为set本身是有序的,而为了保证其有序性,因此其元素不可被修改;若要修改,则应删除该结点,在插入改后的结点。
·set的底层是用红黑树实现的。

set的使用

set的接口使用与其他容器基本一直,这里不作详细介绍,仅将常用接口列出,参考其他容器接口即可,具体可以查表。

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的迭代器

set的迭代器与其他容器的迭代器类似,这里仅介绍常见的几个迭代器接口,其余迭代器查表即可:

函数声明功能介绍
iterator begin()返回set中起始位置元素的迭代器
iterator end()返回set中最后一个元素后面的迭代器
reverse_iterator rbegin()返回set第一个元素的反向迭代器,即end
reverse_iterator rend()返回set最后一个元素下一个位置的反向迭代器,即rbegin

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

set的修改

函数声明功能介绍
pair<iterator,bool> insert ( const value_type& x )在set中插入元素x,实际插入的是<x, x>构成的键值对,如果插入成功,返回<该元素在set中的位置,true>,如果插入失败,说明x在set中已经存在,返回<x在set中的位置,false>
void erase ( iterator position )删除set中position位置上的元素
void swap ( set<Key,Compare,Allocator>& st );交换set中的元素
void clear ( )将set中的元素清空
iterator find ( const key_type& x ) const返回set中值为x的元素的位置

set的使用举例

void test_set()

	vector<string> arr =  "apple", "sort", "banana", "left", "right", "level", "elegant", "apple", "banana", "apple" ;
	set<string> s(arr.begin(), arr.end());
	//s的大小
	cout << s.size() << endl;
	//使用迭代器遍历s
	set<string>::iterator it = s.begin();
	while (it != s.end())
	
		cout << *it << " ";
		it++;
	
	cout << endl;
	//使用反向迭代器遍历s
	set<string>::reverse_iterator rit = s.rbegin();
	while (rit != s.rend())
	
		cout << *rit << " ";
		rit++;
	
	cout << endl;
	//计算s中apple出现的个数
	cout << s.count("apple") << endl;//1不可重复


multiset简单介绍

我们知道set是不允许数据冗余的,而是否有支持数据冗余的容器呢?对此C++提供了multiset容器,该容器运行多个相同的key值结点存在。
multiset与set基本相同,唯一不同的点为insert接口返回值不再是pair对象,而是插入新节点的迭代器,因为multiset不存在插入失败的情况。

void test_multiset()

	vector<string> arr =  "apple", "sort", "banana", "left", "right", "level", "elegant", "apple", "banana", "apple" ;
	multiset<string> s(arr.begin(), arr.end());
	//s的大小
	cout << s.size() << endl;
	//使用迭代器遍历s
	multiset<string>::iterator it = s.begin();
	while (it != s.end())
	
		cout << *it << " ";
		it++;
	
	cout << endl;
	//使用反向迭代器遍历s
	multiset<string>::reverse_iterator rit = s.rbegin();
	while (rit != s.rend())
	
		cout << *rit << " ";
		rit++;
	
	cout << endl;
	//计算s中apple出现的个数
	cout << s.count("apple") << endl;//可以重复,因此为apple出现的个数

map介绍

概念

·与set对应的是,map为二叉搜索树中的key-value模型。其中key值为用于排序和唯一标识的元素,而value存储的为与key值相关联的内容。
·与我们之前实现的二叉搜索树有所不同,map的底层是将key和value通过value_tape绑定在一起,并为其取别名为:pair,即:

template <class T1, class T2> struct pair;
typedef pair value_type;

·map支持用[]下标访问符,即[]内放入key值,即可找到key值对应的value。
·与set一样,map的底层也是用红黑树实现的。

map的使用

map的迭代器

函数声明功能介绍
begin()和end()begin:首元素的位置,end最后一个元素的下一个位置
cbegin()和cend()与begin和end意义相同,但cbegin和cend所指向的元素不能修改
rbegin()和rend()反向迭代器,rbegin在end位置,rend在begin位置,其++和–操作与begin和end操作移动相反
crbegin()和crend()与rbegin和rend位置相同,操作相同,但crbegin和crend所指向的元素不能修改

map的容量与元素访问–重点介绍[]的重载

函数声明功能简介
bool empty ( ) const检测map中的元素是否为空,是返回true,否则返回false
size_type size() const返回map中有效元素的个数
mapped_type& operator[] (const key_type& k)返回去key对应的value

下标访问符[]的详细介绍

在介绍[]之前,我们要先来认识map中insert接口函数:

pair<iterator,bool> insert (const value_type& val);


·通过文档我们可以认识到insert函数接口的返回值为一个pair对象,其中pair对象中第一个参数为iterator迭代器,另一个参数为bool类型的值。
·其含义为当map中没有key值对应的结点时,将会插入key值的新节点,并返回新节点的迭代器,同时bool值设置为true,标识插入成功;
·而map中已经有key值的结点时,由于map容器不允许冗余,因此会插入失败,此时返回的pair对象中第一个参数为已经存在的结点的迭代器,同时bool值设置为false,表示插入失败。
由此,我们再来认识map中对于[]的重载:

mapped_type& operator[] (const key_type& k);//mapped_type为value值

可以看到文档中介绍该函数等价于下述语句。

·对上述语句逐一分析,将this指针省略,可以很容易的看出该语句的作用为:将一个<key, value>的pair对象插入到map中,返回插入结点的value值。
·再结合上面对于insert的介绍,我们可以很清楚的认识到:对于map中不存在的key值,[]将会执行插入操作,并返回新插入结点的value值的引用;对于map中存在的key值,[]将会返回已经存在结点的value值的引用。

map中的元素修改

函数声明功能简介
pair<iterator,bool> insert ( const value_type& x )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
void erase ( iterator position )删除position位置上的元素
void swap ( map<Key,T,Compare,Allocator>& mp )交换两个map中的元素
void clear ( )将map中的元素清空
iterator find ( const key_type& x )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
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

map的使用举例

//统计一个数组中每个单词出现的次数
void test_map1()//1.先查找,再插入

	vector<string> arr =  "apple", "sort", "banana", "left", "right", "level", "elegant", "apple", "banana", "apple" ;
	map<string, int> countMap;
	for (auto& e : arr)
	
		map<string, int>::iterator it = countMap.find(e);
		if (it == countMap.end())//没找到
		
			countMap.insert(make_pair(e, 1));//插入新节点,次数更新为1
		
		else//找到了
		
			it->second++;//将该节点的value值++
		
	
	for (auto& e : countMap)
	
		cout << e.first << ":" << e.second << endl;
	

void test_map2()//2.直接利用insert接口的返回值更新次数

	vector<string> arr =  "apple", "sort", "banana", "left", "right", "level", "elegant", "apple", "banana", "apple" ;
	map<string, int> countMap;
	for (auto& e : arr)
	
		pair<map<string, int>::iterator, bool> ret = countMap.insert(make_pair(e, 1));
		if (!ret.second)//为假,插入失败,返回已经存在的结点迭代器
		
			ret.first->second++;
		
	
	for (auto& e : countMap)
	
		cout << e.first << ":" << e.second << endl;
	

void test_map3()//3.利用[]更新次数

	vector<string> arr =  "apple", "sort", "banana", "left", "right", "level", "elegant", "apple", "banana", "apple" ;
	map<string, int> countMap;
	for (auto& e : arr)
	
		countMap[e]++;
	
	for (auto& e : countMap)
	
		cout << e.first << ":" << e.second << endl;
	


multimap介绍

multimap与multiset类似,同样可以存放冗余的结点。只不过,multimap与map相比,multimap不支持[]下标访问符的重载,这是因为multimap的key值可以冗余,不能通过key值去寻找唯一的结点。

multimap的应用

//将字符串数组按出现次数从小到大排列,同时次数相同的字符串按字典序依次排列
void test_multimap()

	vector<string> arr =  "apple", "sort", "banana", "left", "right", "level", "elegant", "apple", "banana", "apple" ;
	map<string, int> countMap;
	for (auto& e : arr)
	
		countMap[e]++;
	
	multimap<int, string> sortMap;
	for (auto& e : countMap)
	
		sortMap.insert(make_pair(e.second, e.first));
	
	for (auto& e : sortMap)
	
		cout << e.second << ":" << e.first << endl;
	


关联式容器

我们之前所接触的vector、list、deque、forward_list(C++11)等容器,,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。
而这次介绍的map和set两个容器是关联式容器,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<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

即我们上面所介绍的pair结构体,是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)
 
;

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。

以上是关于C++map和set的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

C++Map&&Set

C++map和set

C++map和set

STL map&set用法详解

STL map&set用法详解

map和set等关联式容器的使用