C++中的STL中map用法详解

Posted 2020-08-06 Boblim

Map是STL的一个关联容器，它提供一对一（其中第一个可以称为关键字，每个关键字只能在map中出现一次，第二个可能称为该关键字的值）的数据 处理能力，由于这个特性，它完成有可能在我们处理一对一数据的时候，在编程上提供快速通道。这里说下map内部数据的组织，map内部自建一颗红黑树(一 种非严格意义上的平衡二叉树)，这颗树具有对数据自动排序的功能，所以在map内部所有的数据都是有序的，后边我们会见识到有序的好处。

1、map简介

map是一类关联式容器。它的特点是增加和删除节点对迭代器的影响很小，除了那个操作节点，对其他的节点都没有什么影响。

对于迭代器来说，可以修改实值，而不能修改key。

 

2、map的功能

自动建立Key － value的对应。key 和 value可以是任意你需要的类型。

根据key值快速查找记录，查找的复杂度基本是Log(N)，如果有1000个记录，最多查找10次，1,000,000个记录，最多查找20次。

快速插入Key -Value 记录。

快速删除记录

根据Key 修改value记录。

遍历所有记录。

 

3、使用map

使用map得包含map类所在的头文件

#include <map>  //注意，STL头文件没有扩展名.h

map对象是模板类，需要关键字和存储对象两个模板参数：

std:map<int,string> personnel;

这样就定义了一个用int作为索引,并拥有相关联的指向string的指针.

为了使用方便，可以对模板类进行一下类型定义，

typedef map<int,CString> UDT_MAP_INT_CSTRING;

UDT_MAP_INT_CSTRING enumMap;

 

4、map的构造函数

map共提供了6个构造函数，这块涉及到内存分配器这些东西，略过不表，在下面我们将接触到一些map的构造方法，这里要说下的就是，我们通常用如下方法构造一个map：

map<int, string> mapStudent;

 

5、数据的插入

 在构造map容器后，我们就可以往里面插入数据了。这里讲三种插入数据的方法：

第一种：用insert函数插入pair数据，下面举例说明(以下代码虽然是随手写的，应该可以在VC和GCC下编译通过，大家可以运行下看什么效果，在VC下请加入这条语句，屏蔽4786警告 ＃pragma warning (disable:4786) )

[cpp] view plain copy

 

1. //数据的插入--第一种：用insert函数插入pair数据  
2. #include <map>  
3.   
4. #include <string>  
5.   
6. #include <iostream>  
7.   
8. using namespace std;  
9.   
10. int main()  
11.   
12. {  
13.   
14.     map<int, string> mapStudent;  
15.   
16.     mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));  
17.   
18.     mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two"));  
19.   
20.     mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three"));  
21.   
22.     map<int, string>::iterator iter;  
23.   
24.     for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)  
25.   
26.        cout<<iter->first<<\' \'<<iter->second<<endl;  
27.   
28. }  

 

第二种：用insert函数插入value_type数据，下面举例说明

[cpp] view plain copy

 

1. //第二种：用insert函数插入value_type数据，下面举例说明  
2.   
3. #include <map>  
4.   
5. #include <string>  
6.   
7. #include <iostream>  
8.   
9. using namespace std;  
10.   
11. int main()  
12.   
13. {  
14.   
15.     map<int, string> mapStudent;  
16.   
17.     mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, "student_one"));  
18.   
19.     mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (2, "student_two"));  
20.   
21.     mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (3, "student_three"));  
22.   
23.     map<int, string>::iterator iter;  
24.   
25.     for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)  
26.   
27.        cout<<iter->first<<\' \'<<iter->second<<endl;  
28.   
29. }  

第三种：用数组方式插入数据，下面举例说明

[cpp] view plain copy

 

1. //第三种：用数组方式插入数据，下面举例说明  
2.   
3. #include <map>  
4.   
5. #include <string>  
6.   
7. #include <iostream>  
8.   
9. using namespace std;  
10.   
11. int main()  
12.   
13. {  
14.   
15.     map<int, string> mapStudent;  
16.   
17.     mapStudent[1] = "student_one";  
18.   
19.     mapStudent[2] = "student_two";  
20.   
21.     mapStudent[3] = "student_three";  
22.   
23.     map<int, string>::iterator iter;  
24.   
25.     for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)  
26.   
27.         cout<<iter->first<<\' \'<<iter->second<<endl;  
28.   
29. }  

以上三种用法，虽然都可以实现数据的插入，但是它们是有区别的，当然了第一种和第二种在效果上是完成一样的，用insert函数插入数据，在数据的 插入上涉及到集合的唯一性这个概念，即当map中有这个关键字时，insert操作是插入数据不了的，但是用数组方式就不同了，它可以覆盖以前该关键字对 应的值，用程序说明

mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, "student_one"));

mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, "student_two"));

上面这两条语句执行后，map中1这个关键字对应的值是“student_one”，第二条语句并没有生效，那么这就涉及到我们怎么知道insert语句是否插入成功的问题了，可以用pair来获得是否插入成功，程序如下

pair<map<int, string>::iterator, bool> Insert_Pair;

Insert_Pair = mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, "student_one"));

我们通过pair的第二个变量来知道是否插入成功，它的第一个变量返回的是一个map的迭代器，如果插入成功的话Insert_Pair.second应该是true的，否则为false。

下面给出完成代码，演示插入成功与否问题

[cpp] view plain copy

 

1. //验证插入函数的作用效果  
2. #include <map>  
3.   
4. #include <string>  
5.   
6. #include <iostream>  
7.   
8. using namespace std;  
9.   
10. int main()  
11.   
12. {  
13.   
14.     map<int, string> mapStudent;  
15.   
16.     pair<map<int, string>::iterator, bool> Insert_Pair;  
17.   
18.     Insert_Pair = mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));  
19.   
20.     if(Insert_Pair.second == true)  
21.   
22.         cout<<"Insert Successfully"<<endl;  
23.   
24.     else  
25.   
26.         cout<<"Insert Failure"<<endl;  
27.   
28.     Insert_Pair = mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_two"));  
29.   
30.     if(Insert_Pair.second == true)  
31.   
32.         cout<<"Insert Successfully"<<endl;  
33.   
34.     else  
35.   
36.         cout<<"Insert Failure"<<endl;  
37.   
38.     map<int, string>::iterator iter;  
39.   
40.     for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)  
41.   
42.        cout<<iter->first<<\' \'<<iter->second<<endl;  
43.   
44. }  

大家可以用如下程序，看下用数组插入在数据覆盖上的效果

[cpp] view plain copy

 

1. //验证数组形式插入数据的效果  
2.   
3. #include <map>  
4.   
5. #include <string>  
6.   
7. #include <iostream>  
8.   
9. using namespace std;  
10.   
11. int main()  
12.   
13. {  
14.   
15.     map<int, string> mapStudent;  
16.   
17.     mapStudent[1] = "student_one";  
18.   
19.     mapStudent[1] = "student_two";  
20.   
21.     mapStudent[2] = "student_three";  
22.   
23.     map<int, string>::iterator iter;  
24.   
25.     for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)  
26.   
27.        cout<<iter->first<<\' \'<<iter->second<<endl;  
28. }  

6、      map的大小

在往map里面插入了数据，我们怎么知道当前已经插入了多少数据呢，可以用size函数，用法如下：

Int nSize = mapStudent.size();

7、     数据的遍历

这里也提供三种方法，对map进行遍历

第一种：应用前向迭代器，上面举例程序中到处都是了，略过不表

第二种：应用反相迭代器，下面举例说明，要体会效果，请自个动手运行程序

[cpp] view plain copy

 

1. //第二种，利用反向迭代器  
2.   
3. #include <map>  
4.   
5. #include <string>  
6.   
7. #include <iostream>  
8.   
9. using namespace std;  
10.   
11. int main()  
12.   
13. {  
14.   
15.     map<int, string> mapStudent;  
16.   
17.     mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));  
18.   
19.     mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two"));  
20.   
21.     mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three"));  
22.   
23.     map<int, string>::reverse_iterator iter;  
24.   
25.     for(iter = mapStudent.rbegin(); iter != mapStudent.rend(); iter++)  
26.   
27.         cout<<iter->first<<"  "<<iter->second<<endl;  
28.   
29. }  

第三种，用数组的形式，程序说明如下：

[cpp] view plain copy

 

1. //第三种：用数组方式，程序说明如下  
2.   
3. #include <map>  
4.   
5. #include <string>  
6.   
7. #include <iostream>  
8.   
9. using namespace std;  
10.   
11. int main()  
12.   
13. {  
14.   
15.     map<int, string> mapStudent;  
16.   
17.     mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));  
18.   
19.     mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two"));  
20.   
21.     mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three"));  
22.   
23.     int nSize = mapStudent.size();  
24.   
25. //此处应注意，应该是 for(int nindex = 1; nindex <= nSize; nindex++)  
26. //而不是 for(int nindex = 0; nindex < nSize; nindex++)  
27.   
28.     for(int nindex = 1; nindex <= nSize; nindex++)  
29.   
30.         cout<<mapStudent[nindex]<<endl;  
31.   
32. }  

8、    查找并获取map中的元素（包括判定这个关键字是否在map中出现）

在这里我们将体会，map在数据插入时保证有序的好处。

要判定一个数据（关键字）是否在map中出现的方法比较多，这里标题虽然是数据的查找，在这里将穿插着大量的map基本用法。

这里给出三种数据查找方法

第一种：用count函数来判定关键字是否出现，其缺点是无法定位数据出现位置,由于map的特性，一对一的映射关系，就决定了count函数的返回值只有两个，要么是0，要么是1，出现的情况，当然是返回1了

第二种：用find函数来定位数据出现位置，它返回的一个迭代器，当数据出现时，它返回数据所在位置的迭代器，如果map中没有要查找的数据，它返回的迭代器等于end函数返回的迭代器。

查找map中是否包含某个关键字条目用find()方法，传入的参数是要查找的key，在这里需要提到的是begin()和end()两个成员，

分别代表map对象中第一个条目和最后一个条目，这两个数据的类型是iterator.

程序说明

[cpp] view plain copy

 

1. #include <map>  
2.   
3. #include <string>  
4.   
5. #include <iostream>  
6.   
7. using namespace std;  
8.   
9. int main()  
10.   
11. {  
12.   
13.     map<int, string> mapStudent;  
14.   
15.     mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));  
16.   
17.     mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two"));  
18.   
19.     mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three"));  
20.   
21.     map<int, string>::iterator iter;  
22.   
23.     iter = mapStudent.find(1);  
24.   
25.     if(iter != mapStudent.end())  
26.   
27.        cout<<"Find, the value is "<<iter->second<<endl;  
28.   
29.     else  
30.   
31.        cout<<"Do not Find"<<endl;  
32.       
33.     return 0;  
34. }  

通过map对象的方法获取的iterator数据类型是一个std::pair对象，包括两个数据 iterator->first和 iterator->second分别代表关键字和存储的数据。

第三种：这个方法用来判定数据是否出现，是显得笨了点，但是，我打算在这里讲解

lower_bound函数用法，这个函数用来返回要查找关键字的下界(是一个迭代器)

upper_bound函数用法，这个函数用来返回要查找关键字的上界(是一个迭代器)

例如：map中已经插入了1，2，3，4的话，如果lower_bound(2)的话，返回的2，而upper-bound（2）的话，返回的就是3

Equal_range函数返回一个pair，pair里面第一个变量是Lower_bound返回的迭代器，pair里面第二个迭代器是Upper_bound返回的迭代器，如果这两个迭代器相等的话，则说明map中不出现这个关键字，

程序说明

[cpp] view plain copy

 

1. #include <map>  
2.   
3. #include <string>  
4.   
5. #include <iostream>  
6.   
7. using namespace std;  
8.   
9. int main()  
10.   
11. {  
12.   
13.     map<int, string> mapStudent;  
14.   
15.     mapStudent[1] = "student_one";  
16.   
17.     mapStudent[3] = "student_three";  
18.   
19.     mapStudent[5] = "student_five";  
20.   
21.     map<int, string>::iterator iter;  
22.   
23.     iter = mapStudent.lower_bound(1);  
24.   
25.     //返回的是下界1的迭代器  
26.   
27.         cout<<iter->second<<endl;  
28.   
29.     iter = mapStudent.lower_bound(2);  
30.   
31.     //返回的是下界3的迭代器  
32.   
33.         cout<<iter->second<<endl;  
34.   
35.     iter = mapStudent.lower_bound(3);  
36.   
37.     //返回的是下界3的迭代器  
38.   
39.         cout<<iter->second<<endl;  
40.   
41.     iter = mapStudent.upper_bound(2);  
42.   
43.     //返回的是上界3的迭代器  
44.   
45.         cout<<iter->second<<endl;  
46.   
47.     iter = mapStudent.upper_bound(3);  
48.   
49.     //返回的是上界5的迭代器  
50.   
51.         cout<<iter->second<<endl;  
52.   
53.     pair<map<int, string>::iterator, map<int, string>::iterator> mappair;  
54.   
55.     mappair = mapStudent.equal_range(2);  
56.   
57.     if(mappair.first == mappair.second)  
58.   
59.         cout<<"Do not Find"<<endl;  
60.   
61.     else  
62.   
63.         cout<<"Find"<<endl;  
64.   
65.     mappair = mapStudent.equal_range(3);  
66.   
67.     if(mappair.first == mappair.second)  
68.   
69.         cout<<"Do not Find"<<endl;  
70.   
71.     else  
72.   
73.         cout<<"Find"<<endl;  
74.   
75.     return 0;  
76. }  

9、    从map中删除元素

移除某个map中某个条目用erase（）

该成员方法的定义如下：

iterator erase（iterator it);//通过一个条目对象删除

iterator erase（iterator first，iterator last）//删除一个范围

size_type erase(const Key&key);//通过关键字删除

clear()就相当于enumMap.erase(enumMap.begin(),enumMap.end());

这里要用到erase函数，它有三个重载了的函数，下面在例子中详细说明它们的用法

[cpp] view plain copy

 

1. #include <map>  
2.   
3. #include <string>  
4.   
5. #include <iostream>  
6.   
7. using namespace std;  
8.   
9. int main()  
10.   
11. {  
12.   
13.        map<int, string> mapStudent;  
14.   
15.        mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));  
16.   
17.        mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two"));  
18.   
19.        mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three"));  
20.   
21.         //如果你要演示输出效果，请选择以下的一种，你看到的效果会比较好  
22.   
23.        //如果要删除1,用迭代器删除  
24.   
25.        map<int, string>::iterator iter;  
26.   
27.        iter = mapStudent.find(1);  
28.   
29.        mapStudent.erase(iter);  
30.   
31.        //如果要删除1，用关键字删除  
32.   
33.        int n = mapStudent.erase(1);//如果删除了会返回1，否则返回0  
34.   
35.        //用迭代器，成片的删除  
36.   
37.        //一下代码把整个map清空  
38.   
39.        mapStudent.erase( mapStudent.begin(), mapStudent.end() );  
40.   
41.        //成片删除要注意的是，也是STL的特性，删除区间是一个前闭后开的集合  
42.   
43.        //自个加上遍历代码，打印输出吧  
44.   
45. }  

10、    map中的swap用法

map中的swap不是一个容器中的元素交换，而是两个容器所有元素的交换。

 

11、     排序 ·  map中的sort问题

map中的元素是自动按Key升序排序，所以不能对map用sort函数；

这里要讲的是一点比较高深的用法了,排序问题，STL中默认是采用小于号来排序的，以上代码在排序上是不存在任何问题的，因为上面的关键字是int 型，它本身支持小于号运算，在一些特殊情况，比如关键字是一个结构体，涉及到排序就会出现问题，因为它没有小于号操作，insert等函数在编译的时候过 不去，下面给出两个方法解决这个问题。

第一种：小于号重载，程序举例。

[cpp] view plain copy

 

1. #include <iostream>  
2. #include <string>  
3. #include <map>  
4. using namespace std;  
5.   
6. typedef struct tagStudentinfo  
7.   
8. {  
9.   
10.        int      niD;  
11.   
12.        string   strName;  
13.   
14.        bool operator < (tagStudentinfo const& _A) const  
15.   
16.        {     //这个函数指定排序策略，按niD排序，如果niD相等的话，按strName排序  
17.   
18.             if(niD < _A.niD) return true;  
19.   
20.             if(niD == _A.niD)  
21.   
22.                 return strName.compare(_A.strName) < 0;  
23.   
24.         return false;  
25.   
26.        }  
27.   
28. }Studentinfo, *PStudentinfo; //学生信息  
29.   
30. int main()  
31.   
32. {  
33.   
34.     int nSize;   //用学生信息映射分数  
35.   
36.     map<Studentinfo, int>mapStudent;  
37.   
38.     map<Studentinfo, int>::iterator iter;  
39.   
40.     Studentinfo studentinfo;  
41.   
42.     studentinfo.niD = 1;  
43.   
44.     studentinfo.strName = "student_one";  
45.   
46.     mapStudent.insert(pair<Studentinfo, int>(studentinfo, 90));  
47.   
48.     studentinfo.niD = 2;  
49.   
50.     studentinfo.strName = "student_two";  
51.   
52.     mapStudent.insert(pair<Studentinfo, int>(studentinfo, 80));  
53.   
54.     for (iter=mapStudent.begin(); iter!=mapStudent.end(); iter++)  
55.   
56.         cout<<iter->first.niD<<\' \'<<iter->first.strName<<\' \'<<iter->second<<endl;  
57.   
58.     return 0;  
59. }  

第二种：仿函数的应用，这个时候结构体中没有直接的小于号重载，程序说明

[cpp] view plain copy

 

1. //第二种：仿函数的应用，这个时候结构体中没有直接的小于号重载，程序说明  
2.   
3. #include <iostream>  
4.   
5. #include <map>  
6.   
7. #include <string>  
8.   
9. using namespace std;  
10.   
11. typedef struct tagStudentinfo  
12.   
13. {  
14.   
15.        int      niD;  
16.   
17.        string   strName;  
18.   
19. }Studentinfo, *PStudentinfo; //学生信息  
20.   
21. class sort  
22.   
23. {  
24.   
25. public:  
26.   
27.     bool operator() (Studentinfo const &_A, Studentinfo const &_B) const  
28.   
29.     {  
30.   
31.         if(_A.niD < _B.niD)  
32.   
33.             return true;  
34.   
35.         if(_A.niD == _B.niD)  
36.   
37.             return _A.strName.compare(_B.strName) < 0;  
38.   
39.     return false;  
40.   
41.     }  
42. };  
43.   
44. int main()  
45.   
46. {   //用学生信息映射分数  
47.   
48.     map<Studentinfo, int, sort>mapStudent;  
49.   
50.     map<Studentinfo, int>::iterator iter;  
51.   
52.     Studentinfo studentinfo;  
53.   
54.     studentinfo.niD = 1;  
55.   
56.     studentinfo.strName = "student_one";  
57.   
58.     mapStudent.insert(pair<Studentinfo, int>(studentinfo, 90));  
59.   
60.     studentinfo.niD = 2;  
61.   
62.     studentinfo.strName = "student_two";  
63.   
64.     mapStudent.insert(pair<Studentinfo, int>(studentinfo, 80));  
65.   
66.     for (iter=mapStudent.begin(); iter!=mapStudent.end(); iter++)  
67.   
68.         cout<<iter->first.niD<<\' \'<<iter->first.strName<<\' \'<<iter->second<<endl;  
69. }  

由于STL是一个统一的整体，map的很多用法都和STL中其它的东西结合在一起，比如在排序上，这里默认用的是小于号，即less<>，如果要从大到小排序呢，这里涉及到的东西很多，在此无法一一加以说明。

还要说明的是，map中由于它内部有序，由红黑树保证，因此很多函数执行的时间复杂度都是log2N的，如果用map函数可以实现的功能，而STL Algorithm也可以完成该功能，建议用map自带函数，效率高一些。

下面说下，map在空间上的特性，否则，估计你用起来会有时候表现的比较郁闷，由于map的每个数据对应红黑树上的一个节点，这个节点在不保存你的 数据时，是占用16个字节的，一个父节点指针，左右孩子指针，还有一个枚举值（标示红黑的，相当于平衡二叉树中的平衡因子），我想大家应该知道，这些地方 很费内存了吧，不说了……

12、   map的基本操作函数：

     C++ maps是一种关联式容器，包含“关键字/值”对

     begin()         返回指向map头部的迭代器

     clear(）        删除所有元素

     count()         返回指定元素出现的次数

     empty()         如果map为空则返回true

     end()           返回指向map末尾的迭代器

     equal_range()   返回特殊条目的迭代器对

     erase()         删除一个元素

     find()          查找一个元素

     get_allocator() 返回map的配置器

     insert()        插入元素

     key_comp()      返回比较元素key的函数

     lower_bound()   返回键值>=给定元素的第一个位置

     max_size()      返回可以容纳的最大元素个数

     rbegin()        返回一个指向map尾部的逆向迭代器

     rend()          返回一个指向map头部的逆向迭代器

     size()          返回map中元素的个数

     swap()           交换两个map

     upper_bound()    返回键值>给定元素的第一个位置

     value_comp()     返回比较元素value的函数