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map和set相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

map和set

一、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

二、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。比如: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)
	 
;

三、树形结构的关联式容器

根据应用场景的不桶,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。下面一依次介绍每一个容器。

四、set

set文档介绍
翻译:

  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<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。
  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:log2n
  7. set中的元素不允许修改(元素总是const)
  8. set中的底层使用二叉搜索树(红黑树)来实现。

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

set的迭代器

set的容量

set修改操作

set的使用举例

#include <set>
void TestSet()

	 // 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<int>s(array,array+sizeof(array)/sizeof(array));
	 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; 

五、map

map的文档简介
翻译:

  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 value_type;
  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))。

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的构造

map的迭代器

map的容量与元素访问


问题:当key不在map中时,通过operator获取对应value时会发生什么问题?

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。

map中元素的修改

#include <string>
#include <map>
void TestMap()

	 map<string, string> 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<string, string>("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"));
	 
	 // 借用operator[]向map中插入元素
	 /*
	 operator[]的原理是:
	 用<key, T()>构造一个键值对,然后调用insert()函数将该键值对插入到map中
	 如果key已经存在,插入失败,insert函数返回该key所在位置的迭代器
	 如果key不存在,插入成功,insert函数返回新插入元素所在位置的迭代器
	 operator[]函数最后将insert返回值键值对中的value返回
	  */
	 // 将<"apple", "">插入map中,插入成功,返回value的引用,将“苹果”赋值给该引用结果,
	 m["apple"] = "苹果";
	 
	 // key不存在时抛异常
	 //m.at("waterme") = "水蜜桃";
	 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 << "<peach, 桃色>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log2N
  6. 支持[]操作符,operator[]中实际进行插入查找。

六、multiset

multiset文档介绍
[翻译]:

  1. multiset是按照特定顺序存储元素的容器,其中元素是可以重复的。
  2. 在multiset中,元素的value也会识别它(因为multiset中本身存储的就是<value, value>组成的键值对,因此value本身就是key,key就是value,类型为T). multiset元素的值不能在容器中进行修改(因为元素总是const的),但可以从容器中插入或删除。
  3. 在内部,multiset中的元素总是按照其内部比较规则(类型比较)所指示的特定严格弱排序准则进行排序。
  4. multiset容器通过key访问单个元素的速度通常比unordered_multiset容器慢,但当使用迭代器遍历时会得到一个有序序列。
  5. multiset底层结构为二叉搜索树(红黑树)。

注意:

  1. multiset中再底层中存储的是<value, value>的键值对
  2. multiset的插入接口中只需要插入即可
  3. 与set的区别是,multiset中的元素可以重复,set是中value是唯一的
  4. 使用迭代器对multiset中的元素进行遍历,可以得到有序的序列
  5. multiset中的元素不能修改
  6. 在multiset中找某个元素,时间复杂度为
  7. multiset的作用:可以对元素进行排序

multiset的使用

此处只简单演示set与multiset的不同,其他接口接口与set相同.

#include <set>
void TestSet()

	 int array[] =  2, 1, 3, 9, 6, 0, 5, 8, 4, 7 ;
	 
	 // 注意:multiset在底层实际存储的是<int, int>的键值对
	 multiset<int> s(array, array + sizeof(array)/sizeof(array[0]));
	 for (auto& e : s)
	 	cout << e << " ";
	 cout << endl;
	 return 0; 
 

七、multimap

multimap文档介绍
翻译:

  1. Multimaps是关联式容器,它按照特定的顺序,存储由key和value映射成的键值对<key, value>,其中多个键值对之间的key是可以重复的。
  2. 在multimap中,通常按照key排序和惟一地标识元素,而映射的value存储与key关联的内容。key和value的类型可能不同,通过multimap内部的成员类型value_type组合在一起,value_type是组合key和value的键值对:
    typedef pair<const Key, T> value_type;
  3. 在内部,multimap中的元素总是通过其内部比较对象,按照指定的特定严格弱排序标准对key进行排序的。
  4. multimap通过key访问单个元素的速度通常比unordered_multimap容器慢,但是使用迭代器直接遍历
    multimap中的元素可以得到关于key有序的序列。
  5. multimap在底层用二叉搜索树(红黑树)来实现。

注意:multimap和map的唯一不同就是:map中的key是唯一的,而multimap中key是可以重复的.

multimap的使用

multimap中的接口可以参考map,功能都是类似的。

注意:

  1. multimap中的key是可以重复的。
  2. multimap中的元素默认将key按照小于来比较
  3. multimap中没有重载operator[]操作
  4. 使用时与map包含的头文件相同
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以上是关于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

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