6-6：STL之map和set

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了6-6：STL之map和set相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

文章目录

前言

（1）序列式容器和关联式容器

  • 序列式容器：前面的vector，list等均为序列式容器，特点就是其底层结构为线性结构
  • 关联式容器：与序列式容器不同，关联式容器内存储的是键值对，也即<key,value>结构，这样就一维这关联式容器检索数据的效率要远远高于序列式容器

（2）树形结构的关联式容器

STL中共有两种不同结构的关联式容器（适用于不同的应用场景）：树型结构与哈希结构
其中树形结构又分为四种：map，set，multimap，multiset，这四种结构使用红黑树（平衡搜索树）作为底层结构，容器中的元素是一个有序的序列。

一：set

（1）基本介绍

  1. set是采用一定次序来存储元素的容器；
  2. 在set中，一个元素的值就代表了这个元素（value就是key，类型为T），并且每个value必须是唯一的（数学中集合的互异性）；
  3. 在set内部，元素总是按照其内部比较对象（由仿函数控制）所指定的特定严格弱排（strict weak ordering）准则进行排序；
  4. set通过key访问单个元素的速度通常要比unorderer_set容器慢，但它们允许根据顺序对子集进行直接迭代；
  5. set在底层使用平衡搜索树实现的（红黑树）

（2）注意

  1. map/multimap中存放是键值对<key,value>，而set中只放value（但其底层实际上是<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，所以可以使用set进行去重
  4. 使用set的迭代器遍历set中的元素，得到有序序列
  5. set中的元素默认按照小于的方式比较（可以通过仿函数控制）
  6. set中查找某个元素的时间复杂度为log2n
  7. set中元素不允许修改

（3）set的使用

使用set需要引入头文件

#include <set>

A：set的模板参数列表

template<
	class T;set中存放的数据类型，本质为<value,value>的键值对
	class Compare=less<T>;仿函数，set中元素默认按照小于的方式比较
	class Alloc=allocator<T>;空间配置器
> class set;

B：set的常用接口

函数声明接口作用
bool empty() const判断set是否为空
size_type size() const返回set中有效元素的个数
pair<iterator,bool> insert(const value type& x)在set中插入元素x，实际插入了<x,x>的键值对，如果成功，返回<位置,true>，失败则返回<位置，false>
void erase(iterator position)删除某位置元素
size_type erase(const key_type& x)，删除set中值为x的元素，返回删除元素个数
void erase(iterator first,iterator last)删除迭代器区间内的元素
void clear()将set清空
void swap(set<k,c,a>& st)交换set中的元素
iterator find(const key_type& x)const返回set中值为x的元素的位置
sizet_type count(const key_type& x) const统计set中值为x的元素的个数

C：set的使用举例

1：使用一数组，以一定范围构造set，数组内有重复元素

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

int main()
{
	int array[] = { 19,11,3,3,3,5,5,7,9 };
	set<int> test_set(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));
	cout << "set中有效元素个数为" << test_set.size() << endl;

	auto it = test_set.begin();
	while (it != test_set.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;

	cout << "set中3出现了" << test_set.count(3) << "次" << endl;
}

在这里插入图片描述

  • 可以用于构造set的数组array中的元素不仅是无序的，并且还有多个重复元素，但是在set中却是有序输出并且没有重复元素，如果换成multiset，则不会去重，只会排序
    在这里插入图片描述
    2：构造一个空的set，然后不断插入
void test2()
{
	set<int> test_set;
	test_set.insert(9);
	test_set.insert(8);
	test_set.insert(8);
	test_set.insert(8);
	test_set.insert(7);
	test_set.insert(7);
	test_set.insert(6);

	for (auto e : test_set)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

在这里插入图片描述

  1. 需要注意的是，虽然算法模块的find和set的成员函数的find效果一样的，但是效率却是千差万别，因为二叉搜索树的效率可以达到log2n
    在这里插入图片描述

二：map

（1）基本介绍

  1. map按照特定的次序（依据key来比较）来存储由键key和值value所组合而成的元素，这种元素称为pairt 即typedef pair<const key,T value> value_type
    在这里插入图片描述

  2. map中的key用于唯一的标识元素和排序，value存储的则是与key对应或关联的内容。key和value的类型可以不同。

  3. map中通过键值访问单个元素的速度通常要比unordered_map慢，但是map允许根据顺序队元素进行直接迭代

  4. map支持下标访问，也就是[]运算符，如果在[]中放入key，返回的结果就是与key对应的value

  5. map实现为平衡搜索树（红黑树）

（2）键值对

键值对本质也是一种结构，用来表示数据与数据之间一一对应的关系，该结构中一般只包含两个成员变量key和value，key为键，value为键所对应的值。生活中常见的英文单词和中文含义（大多数情况）就是典型的键值对。

STL中（SGI版本）关于键值对的定义如下

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)
 {}
};

（3）map的使用

使用map时需要引入头文件

#include <map>

A：map的模板参数列表

template<
	class key;//键值对中key的类型
	class T;//键值对中value的类型
	class compare=less<key>;//仿函数，一般依据key，按照小于来比较
	class alloc=allocator<pair<const key,T>>;//空间配置器


>

B：map的常用接口

函数声明接口作用
bool empty() const判断map是否为空
size_type size() const返回set中有效元素的个数
mapped_type& operator[](const key_type& k)返回key对应的value
pair<iterator,bool> insert(const value type& x)在map中插入键值对<key,value>
void erase(iterator position)删除某位置元素
size_type erase(const key_type& x)删除键为x的元素
void erase(iterator first,iterator last)删除迭代器区间内的元素
void clear()将map清空
void swap(set<k,t，c,a>& st)交换两个map
iterator find(const key_type& x)const返回map中key为x的元素的位置
sizet_type count(const key_type& x) const返回map中key为x的个数，由于key是唯一的，因此其返回值要么是0，要么是1，可以用于判断一个key是否在map当中

C：map使用举例

1：构造一个空的map，然后不断insert，由于插入的元素是一个类，所以可以使用匿名对象；然后访问键值对，使用迭代器访问时，访问的是一个结构体，其中结构体的第一个元素first代表key，第二个元素second代表value

void test3()
{
	map<string, string> m;
	m.insert(pair<string, string>("melon", "西瓜"));
	m.insert(pair<string, string>("pitaya", "火龙果"));
	m.insert(pair<string, string>("grapefruit", "柚子"));
	m.insert(pair<string, string>("Cherry", "樱桃"));

	map<string, string>::iterator it = m.begin();
	while (it != m.end())
	{
		cout << "英文中" << it->first << "对应的中文意思是：" << it->second << endl;
		it++;
	}

	cout << "===========================================================================" << endl;
	for (auto& e : m)
	{
		cout << "英文中" << e.first << "对应的中文意思是：" << e.second << endl;
	}

}

在这里插入图片描述

  • 需要注意的是除了可以使用pair<string,string>("melon","西瓜")也就是匿名对象传参时，也可以使用make_pair("melon","西瓜")，这样写更加方便。

2：有一个string数组，里面含有多个string，每个string表示一种水果，其中有些string是重复的，统计出有多少种水果，并且每个水果各有多少个

void test4()
{
	string fruits[] = { "苹果","樱桃","苹果","香蕉","苹果","樱桃","梨儿","火龙果","香蕉" };
	map<string, int> each_fruit_number;
	for (auto& e : fruits)
	{
		auto ret = each_fruit_number.find(e);//先找是否在map中存在过，也就是是否存在键为e的键值对
		if (ret != each_fruit_number.end())//说明存在
		{
			ret->second++;//相应水果数目增加
		}
		else
		{
			each_fruit_number.insert(make_pair(e, 1));//如果不存在就增加一种水果，初始数量为1
		}
	}

	cout << "一共有" << each_fruit_number.size() << "种水果" << endl;
	for (auto& e : each_fruit_number)
	{
		cout << e.first << "共有：" << e.second << "个" << endl;
	}

}

在这里插入图片描述

以上是关于6-6：STL之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

6-6-1：STL之map和set——set的基本使用

C++STL之map和set的使用

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