C++STL之map详解

Posted 2022-12-10 行码棋

• 博客主页: http://wyqz.top
• 欢迎点赞👍收藏✨关注❤留言 📝 如有错误，敬请指正
• 🎈虽然生活很难，但我们也要一直走下去🎈

点击👉STL超全总结👈跳转主目录@[toc]

更好的观感阅读

1️⃣map介绍1️⃣

映射类似于函数的对应关系，每个x对应一个y，而map是每个键对应一个值。会python的朋友学习后就会知道这和python的字典非常类似。

比如说：学习 对应 看书，学习 是键，看书 是值。
学习->看书
玩耍 对应 打游戏，玩耍 是键，打游戏 是值。
玩耍->打游戏

//头文件
#include<map>
//初始化定义
map<string,string> mp;
map<string,int> mp;
map<int,node> mp;//node是结构体类型

map特性：map会按照键的顺序从小到大自动排序

2️⃣ 函数方法2️⃣

代码	含义
mp.find(key)	返回键为key的映射的迭代器 O(logN) 注意：用find函数来定位数据出现位置，它返回一个迭代器。当数据存在时，返回数据所在位置的迭代器，数据不存在时，返回mp.end()
mp.erase(it)	删除迭代器对应的键和值O(1)
mp.erase(key)	根据映射的键删除键和值 O(logN)
mp.erase(first,last)	删除左闭右开区间迭代器对应的键和值 O(last-first)
mp.size()	返回映射的对数 O(1)
mp.clear()	清空map中的所有元素 O(N)
mp.insert()	插入元素，插入时要构造键值对
mp.empty()	如果map为空，返回true，否则返回false
mp.begin()	返回指向map第一个元素的迭代器（地址）
mp.end()	返回指向map尾部的迭代器（最后一个元素的下一个地址）
mp.rbegin()	返回指向map最后一个元素的迭代器（地址）
mp.rend()	返回指向map第一个元素前面(上一个）的逆向迭代器（地址）
mp.count(key)	查看元素是否存在，因为map中键是唯一的，所以存在返回1，不存在返回0
mp.lower_bound()	返回一个迭代器，指向键值>= key的第一个元素
mp.upper_bound()	返回一个迭代器，指向键值> key的第一个元素

注意：
查找元素是否存在时，可以使用
1️⃣mp.find() 2️⃣ mp.count() 3️⃣ mp[key]
但是第三种情况，如果不存在对应的key时，会自动创建一个键值对（产生一个额外的键值对空间）
所以为了不增加额外的空间负担，最好使用前两种方法

使用迭代器进行正反向遍历

⭐️ mp.begin()和mp.end()用法：
用于正向遍历map

map<int,int> mp;
mp[1] = 2;
mp[2] = 3;
mp[3] = 4;
auto it = mp.begin();
while(it != mp.end())

	cout << it->first << " " << it->second << "\\n";
	it ++;

结果：

1 2
2 3
3 4

⭐️ mp.rbegin()和mp.rend()
用于逆向遍历map

map<int,int> mp;
mp[1] = 2;
mp[2] = 3;
mp[3] = 4;
auto it = mp.rbegin();
while(it != mp.rend())

	cout << it->first << " " << it->second << "\\n";
	it ++;

结果：

3 4
2 3
1 2

二分查找lower_bound() upper_bound()

map的二分查找以第一个元素（即键为准），对键进行二分查找
返回值为map迭代器类型

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main()

	map<int, int> m1, 2, 2, 2, 1, 2, 8, 2, 6, 2;//有序
	map<int, int>::iterator it1 = m.lower_bound(2);
	cout << it1->first << "\\n";//it1->first=2
	map<int, int>::iterator it2 = m.upper_bound(2);
	cout << it2->first << "\\n";//it2->first=6
	return 0;

3️⃣ 添加元素3️⃣

//先声明
map<string,string> mp;

方式一：

mp["学习"] = "看书";
mp["玩耍"] = "打游戏";

方式二：插入元素构造键值对

mp.insert(make_pair("vegetable","蔬菜"));

方式三：

mp.insert(pair<string,string>("fruit","水果"));

方式四:

mp.insert("hahaha","wawawa");

4️⃣访问元素4️⃣

4.1.下标访问：(大部分情况用于访问单个元素)

mp["菜哇菜"] = "强哇强";
cout << mp["菜哇菜"] << "\\n";//只是简写的一个例子，程序并不完整

4.2.遍历访问：

方式一：迭代器访问

map<string,string>::iterator it;
for(it = mp.begin(); it != mp.end(); it++)

	//      键                 值 
	// it是结构体指针访问所以要用 -> 访问
	cout << it->first << " " << it->second << "\\n";
	//*it是结构体变量 访问要用 . 访问
	//cout<<(*it).first<<" "<<(*it).second;

方式二：智能指针访问

for(auto i : mp)
cout << i.first << " " << i.second << endl;//键，值

方式三：对指定单个元素访问

map<char,int>::iterator it = mp.find('a');
cout << it -> first << " " <<  it->second << "\\n";

方式四：c++17特性才具有

for(auto [x, y] : mp)
	cout << x << " " << y << "\\n";
//x,y对应键和值

5 与unordered_map的比较

这里就不单开一个大目录讲unordered_map了，直接在map里面讲了。

1 内部实现原理

map：内部用红黑树实现，具有自动排序（按键从小到大）功能。

unordered_map：内部用哈希表实现，内部元素无序杂乱。

2 效率比较

map：

• 优点：内部用红黑树实现，内部元素具有有序性，查询删除等操作复杂度为$O(logN)$

• 缺点：占用空间，红黑树里每个节点需要保存父子节点和红黑性质等信息，空间占用较大。

unordered_map：

• 优点：内部用哈希表实现，查找速度非常快（适用于大量的查询操作）。
• 缺点：建立哈希表比较耗时。

两者方法函数基本一样，差别不大。

注意：

• 随着内部元素越来越多，两种容器的插入删除查询操作的时间都会逐渐变大，效率逐渐变低。

• 使用[]查找元素时，如果元素不存在，两种容器都是创建一个空的元素；如果存在，会正常索引对应的值。所以如果查询过多的不存在的元素值，容器内部会创建大量的空的键值对，后续查询创建删除效率会大大降低。

• 查询容器内部元素的最优方法是：先判断存在与否，再索引对应值（适用于这两种容器）

  // 以 map 为例
  map<int, int> mp;
  int x = 999999999;
  if(mp.count(x)) // 此处判断是否存在x这个键
      cout << mp[x] << "\\n";   // 只有存在才会索引对应的值，避免不存在x时多余空元素的创建
  

还有一种映射：

multimap
键可以重复，即一个键对应多个值，如要了解，可以自行搜索。

如要了解，可查看相关博客