STL set,map

Posted 2020-07-02 早杰

一.set和multiset
set, multiset, map, multimap
内部元素有序排列，新元素插入的位置取决于它的值，查找速度快。
除了各容器都有的函数外，还支持以下成员函数：
find: 查找等于某个值 的元素(x小于y和y小于x同时不成立即为相等)
lower_bound : 查找某个下界
upper_bound : 查找某个上界
equal_range : 同时查找上界和下界
count :计算等于某个值的元素个数(x小于y和y小于x同时不成立即为相等)
insert: 用以插入一个元素或一个区间

预备知识： pair 模板

 1 template<class _T1, class _T2>
 2 struct pair
 3 {
 4     typedef _T1 first_type;
 5     typedef _T2 second_type;
 6     _T1 first;
 7     _T2 second;
 8     pair() : first(), second() { }
 9     pair(const _T1& __a, const _T2& __b)
10         : first(__a), second(__b) { }
11     template<class _U1, class _U2>
12     pair(const pair<_U1, _U2>& __p)
13         : first(__p.first), second(__p.second) { }
14 };

map/multimap容器里放着的都是pair模版类的对象，且按first从小到大排序
第三个构造函数用法示例：
pair<int,int>
p(pair<double,double>(5.5,4.6));
// p.first = 5, p.second = 4
5
multiset
template<class Key, class Pred = less<Key>,
class A = allocator<Key> >
class multiset { …… };
? Pred类型的变量决定了multiset 中的元素，“一个比另一个小”是怎么定义的。
multiset运行过程中，比较两个元素x,y的大小的做法，就是生成一个 Pred类型的
变量，假定为 op,若表达式op(x,y) 返回值为true,则 x比y小。
Pred的缺省类型是 less<Key>。
6
multiset
template<class Key, class Pred = less<Key>,
class A = allocator<Key> >
class multiset { …… };
? Pred类型的变量决定了multiset 中的元素，“一个比另一个小”是怎么定义的。
multiset运行过程中，比较两个元素x,y的大小的做法，就是生成一个 Pred类型的
变量，假定为 op,若表达式op(x,y) 返回值为true,则 x比y小。
Pred的缺省类型是 less<Key>。
? less 模板的定义：
template<class T>
struct less : public binary_function<T, T, bool>
{ bool operator()(const T& x, const T& y) { return x < y ; } const; };
//less模板是靠 < 来比较大小的
7
multiset的成员函数
iterator find(const T & val);
在容器中查找值为val的元素，返回其迭代器。如果找不到，返回end()。
iterator insert(const T & val); 将val插入到容器中并返回其迭代器。
void insert( iterator first,iterator last); 将区间[first,last)插入容器。
int count(const T & val); 统计有多少个元素的值和val相等。
iterator lower_bound(const T & val);
查找一个最大的位置 it,使得[begin(),it) 中所有的元素都比 val 小。
iterator upper_bound(const T & val);
查找一个最小的位置 it,使得[it,end()) 中所有的元素都比 val 大。
8
multiset的成员函数
pair<iterator,iterator> equal_range(const T & val);
同时求得lower_bound和upper_bound。
iterator erase(iterator it);
删除it指向的元素，返回其后面的元素的迭代器(Visual studio 2010上如此，但是在
C++标准和Dev C++中，返回值不是这样)。
9
multiset 的用法
#include <set>
using namespace std;
class A { };
int main() {
multiset<A> a;
a.insert( A()); //error
}
10
multiset 的用法
#include <set>
using namespace std;
class A { };
int main() {
multiset<A> a;
a.insert( A()); //error
}
multiset <A> a;
就等价于
multiset<A, less<A>> a;
插入元素时， multiset会将被插入元素和已
有元素进行比较。由于less模板是用 < 进行
比较的，所以,这都要求 A 的对象能用 < 比
较，即适当重载了 <
11
multiset 的用法示例
#include <iostream>
#include <set> //使用multiset须包含此文件
using namespace std;
template <class T>
void Print(T first, T last)
{ for(;first != last ; ++first) cout << * first << " ";
cout << endl;
}
class A {
private:
int n;
public:
A(int n_ ) { n = n_; }
friend bool operator< ( const A & a1, const A & a2 ) { return a1.n < a2.n; }
friend ostream & operator<< ( ostream & o, const A & a2 ) { o << a2.n; return o; }
friend class MyLess;
};
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struct MyLess {
bool operator()( const A & a1, const A & a2)
//按个位数比大小
{ return ( a1.n % 10 ) < (a2.n % 10); }
};
typedef multiset<A> MSET1; //MSET1用 "<"比较大小
typedef multiset<A,MyLess> MSET2; //MSET2用 MyLess::operator()比较大小
int main()
{
const int SIZE = 6;
A a[SIZE] = { 4,22,19,8,33,40 };
MSET1 m1;
m1.insert(a,a+SIZE);
m1.insert(22);
cout << "1) " << m1.count(22) << endl; //输出 1) 2
cout << "2) "; Print(m1.begin(),m1.end()); //输出 2) 4 8 19 22 22 33 40
13
//m1元素： 4 8 19 22 22 33 40
MSET1::iterator pp = m1.find(19);
if( pp != m1.end() ) //条件为真说明找到
cout << "found" << endl;
//本行会被执行，输出 found
cout << "3) "; cout << * m1.lower_bound(22) << ","
<<* m1.upper_bound(22)<< endl;
//输出 3) 22,33
pp = m1.erase(m1.lower_bound(22),m1.upper_bound(22));
//pp指向被删元素的下一个元素
cout << "4) "; Print(m1.begin(),m1.end()); //输出 4) 4 8 19 33 40
cout << "5) "; cout << * pp << endl; //输出 5) 33
MSET2 m2; // m2里的元素按n的个位数从小到大排
m2.insert(a,a+SIZE);
cout << "6) "; Print(m2.begin(),m2.end()); //输出 6) 40 22 33 4 8 19
return 0;
}
14
//m1元素： 4 8 19 22 22 33 40
MSET1::iterator pp = m1.find(19);
if( pp != m1.end() ) //条件为真说明找到
cout << "found" << endl;
//本行会被执行，输出 found
cout << "3) "; cout << * m1.lower_bound(22) << ","
<<* m1.upper_bound(22)<< endl;
//输出 3) 22,33
pp = m1.erase(m1.lower_bound(22),m1.upper_bound(22));
//pp指向被删元素的下一个元素
cout << "4) "; Print(m1.begin(),m1.end()); //输出 4) 4 8 19 33 40
cout << "5) "; cout << * pp << endl; //输出 5) 33
MSET2 m2; // m2里的元素按n的个位数从小到大排
m2.insert(a,a+SIZE);
cout << "6) "; Print(m2.begin(),m2.end()); //输出 6) 40 22 33 4 8 19
return 0;
} iterator lower_bound(const T & val);
查找一个最大的位置 it,使得[begin(),it) 中所有的元素都比 val 小。
15
输出：
1) 2
2) 4 8 19 22 22 33 40
3) 22,33
4) 4 8 19 33 40
5) 33
6) 40 22 33 4 8 19
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set
template<class Key, class Pred = less<Key>,
class A = allocator<Key> >
class set { … }
插入set中已有的元素时，忽略插入。
17
#include <iostream>
#include <set>
using namespace std;
int main() {
typedef set<int>::iterator IT;
int a[5] = { 3,4,6,1,2 };
set<int> st(a,a+5); // st里是 1 2 3 4 6
pair< IT,bool> result;
result = st.insert(5); // st变成 1 2 3 4 5 6
if( result.second ) //插入成功则输出被插入元素
cout << * result.first << " inserted" << endl; //输出: 5 inserted
if( st.insert(5).second ) cout << * result.first << endl;
else
cout << * result.first << " already exists" << endl; //输出 5 already exists
pair<IT,IT> bounds = st.equal_range(4);
cout << * bounds.first << "," << * bounds.second ; //输出： 4,5
return 0;
}
set用法示例
输出结果：
5 inserted
5 already exists
4,5
18
In-Video Quiz
1. 以下哪个对象定义语句是错的?
A)pair<int,int> a(3.4,5.5);
B)pair<string,int> b;
C)pair<string,int> k(pair<char*,double> (“this”,4.5));
D)pair<string,int> x(pair<double,int> b(3.4,100));
2. 要让下面一段程序能够编译通过，需要重载哪个运算符？
class A { };
multiset<A,greater<A> > b;
b.insert(A());
A)== B)= C)> D)<
19
In-Video Quiz
1. 以下哪个对象定义语句是错的?
A)pair<int,int> a(3.4,5.5);
B)pair<string,int> b;
C)pair<string,int> k(pair<char*,double> (“this”,4.5));
D)pair<string,int> x(pair<double,int> b(3.4,100));
2. 要让下面一段程序能够编译通过，需要重载哪个运算符？
class A { };
multiset<A,greater<A> > b;
b.insert(A());
A)== B)= C)> D)<
20
In-Video Quiz
3. 下面程序片段输出结果是：
int a[] = { 2,3,4,5,7,3};
multiset<int> mp(a,a+6);
cout << * mp.lower_bound(4);
A)2 B)3 C)4 D)5
4. set<double> 类的equal_range成员函数的返回值类型是：
A)void
B)pair<set<double>::iterator, set<double>::iterator>
C)pair<int,int>
D)pair<set<double>::iterator,bool>

 

程序设计实习
郭炜 微博 http://weibo.com/guoweiofpku
http://blog.sina.com.cn/u/3266490431
刘家瑛 微博 http://weibo.com/pkuliujiaying
信息科学技术学院
1
标准模板库STL
map和multimap
信息科学技术学院《 程序设计实习》 郭炜 刘家瑛
2
3
预备知识： pair 模板
template<class _T1, class _T2>
struct pair
{
typedef _T1 first_type;
typedef _T2 second_type;
_T1 first;
_T2 second;
pair(): first(), second() { }
pair(const _T1& __a, const _T2& __b)
: first(__a), second(__b) { }
template<class _U1, class _U2>
pair(const pair<_U1, _U2>& __p)
: first(__p.first), second(__p.second) { }
};
map/multimap里放着的都是pair模
版类的对象，且按first从小到大排
序
第三个构造函数用法示例：
pair<int,int>
p(pair<double,double>(5.5,4.6));
// p.first = 5, p.second = 4
4
multimap
template<class Key, class T, class Pred = less<Key>,
class A = allocator<T> >
class multimap {
….
typedef pair<const Key, T> value_type;
…….
}; //Key 代表关键字的类型
? multimap中的元素由 <关键字,值>组成，每个元素是一个pair对象，关键字
就是first成员变量,其类型是Key
? multimap 中允许多个元素的关键字相同。元素按照first成员变量从小到大
排列，缺省情况下用 less<Key> 定义关键字的“小于”关系。
5
#include <iostream>
#include <map>
using namespace std;
int main() {
typedef multimap<int,double,less<int> > mmid;
mmid pairs;
cout << "1) " << pairs.count(15) << endl;
pairs.insert(mmid::value_type(15,2.7));//typedef pair<const Key, T> value_type;
pairs.insert(mmid::value_type(15,99.3));
cout << “2) ” << pairs.count(15) << endl; //求关键字等于某值的元素个数
pairs.insert(mmid::value_type(30,111.11));
pairs.insert(mmid::value_type(10,22.22));
输出:
1) 0
2) 2
multimap示例
6
pairs.insert(mmid::value_type(25,33.333));
pairs.insert(mmid::value_type(20,9.3));
for( mmid::const_iterator i = pairs.begin();
i != pairs.end() ;i ++ )
cout << "(" << i->first << "," << i->second << ")" << ",";
}
输出：
1) 0
2) 2
(10,22.22),(15,2.7),(15,99.3),(20,9.3),(25,33.333),(30,111.11)
7
一个学生成绩录入和查询系统，
接受以下两种输入:
Add name id score
Query score
name是个字符串，中间没有空格，代表学生姓名。 id是个整数，代表学号
。 score是个整数，表示分数。学号不会重复，分数和姓名都可能重复。
两种输入交替出现。第一种输入表示要添加一个学生的信息，碰到这种输
入，就记下学生的姓名、 id和分数。第二种输入表示要查询，碰到这种输入
，就输出已有记录中分数比score低的最高分获得者的姓名、学号和分数。如
果有多个学生都满足条件，就输出学号最大的那个学生的信息。如果找不到
满足条件的学生，则输出“ Nobody”
multimap例题
8
输入样例：
Add Jack 12 78
Query 78
Query 81
Add Percy 9 81
Add Marry 8 81
Query 82
Add Tom 11 79
Query 80
Query 81
输出果样例：
Nobody
Jack 12 78
Percy 9 81
Tom 11 79
Tom 11 79
9
#include <iostream>
#include <map> //使用multimap需要包含此头文件
#include <string>
using namespace std;
class CStudent
{
public:
struct CInfo //类的内部还可以定义类
{
int id;
string name;
};
int score;
CInfo info; //学生的其他信息
};
typedef multimap<int, CStudent::CInfo> MAP_STD;
10
int main() {
MAP_STD mp;
CStudent st;
string cmd;
while( cin >> cmd ) {
if( cmd == "Add") {
cin >> st.info.name >> st.info.id >> st.score ;
mp.insert(MAP_STD::value_type(st.score,st.info ));
}
else if( cmd == "Query" ){
int score;
cin >> score;
MAP_STD::iterator p = mp.lower_bound (score);
if( p!= mp.begin()) {
--p;
score = p->first; //比要查询分数低的最高分
MAP_STD::iterator maxp = p;
int maxId = p->second.id;
11
int main() {
MAP_STD mp;
CStudent st;
string cmd;
while( cin >> cmd ) {
if( cmd == "Add") {
cin >> st.info.name >> st.info.id >> st.score ;
mp.insert(MAP_STD::value_type(st.score,st.info ));
}
else if( cmd == "Query" ){
int score;
cin >> score;
MAP_STD::iterator p = mp.lower_bound (score);
if( p!= mp.begin()) {
--p;
score = p->first; //比要查询分数低的最高分
MAP_STD::iterator maxp = p;
int maxId = p->second.id;
iterator lower_bound
(const T & val);
查找一个最大的位置 it,使得
[begin(),it) 中所有元素的first
都比 val 小。
12
for( ; p != mp.begin() && p->first ==
score; --p) {
//遍历所有成绩和score相等的学生
if( p->second.id > maxId ) {
maxp = p;
maxId = p->second.id ;
}
}
if( p->first == score) {
//如果上面循环是因为 p == mp.begin()
// 而终止，则p指向的元素还要处理
if( p->second.id > maxId ) {
maxp = p;
maxId = p->second.id ;
}
}
13
cout << maxp->second.name <<
" “ << maxp->second.id << " "
<< maxp->first << endl;
}
else
//lower_bound的结果就是 begin，说明没人分数比查询分数低
cout << "Nobody" << endl;
}
}
return 0;
}
14
cout << maxp->second.name <<
" “ << maxp->second.id << " "
<< maxp->first << endl;
}
else
//lower_bound的结果就是 begin，说明没人分数比查询分数低
cout << "Nobody" << endl;
}
}
return 0;
}
mp.insert(MAP_STD::value_type(st.score,st.info ));
//mp.insert(make_pair(st.score,st.info )); 也可以
15
map
template<class Key, class T, class Pred = less<Key>,
class A = allocator<T> >
class map {
….
typedef pair<const Key, T> value_type;
…….
};
? map 中的元素都是pair模板类对象。 关键字(first成员变量)各不相同。元
素按照关键字从小到大排列，缺省情况下用 less<Key>,即“ <” 定义“小
于”。
16
若pairs为map模版类的对象，
pairs[key]
返回对关键字等于key的元素的值(second成员变量）的引用。若没有关键
字为key的元素，则会往pairs里插入一个关键字为key的元素，其值用无参
构造函数初始化，并返回其值的引用.
map的[ ]成员函数
17
若pairs为map模版类的对象，
pairs[key]
返回对关键字等于key的元素的值(second成员变量）的引用。若没有关键
字为key的元素，则会往pairs里插入一个关键字为key的元素，其值用无参
构造函数初始化，并返回其值的引用.
如：
map<int,double> pairs;
则
pairs[50] = 5; 会修改pairs中关键字为50的元素，使其值变成5。
若不存在关键字等于50的元素，则插入此元素，并使其值变为5。
map的[ ]成员函数
18
#include <iostream>
#include <map>
using namespace std;
template <class Key,class Value>
ostream & operator <<( ostream & o, const pair<Key,Value> & p)
{
o << "(" << p.first << "," << p.second << ")";
return o;
}
map示例
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int main() {
typedef map<int, double,less<int> > mmid;
mmid pairs;
cout << "1) " << pairs.count(15) << endl;
pairs.insert(mmid::value_type(15,2.7));
pairs.insert(make_pair(15,99.3)); //make_pair生成一个pair对象
cout << "2) " << pairs.count(15) << endl;
pairs.insert(mmid::value_type(20,9.3));
mmid::iterator i;
cout << "3) ";
for( i = pairs.begin(); i != pairs.end();i ++ )
cout << * i << ",";
cout << endl;
输出：
1) 0
2) 1
3) (15,2.7),(20,9.3),
20
cout << "4) ";
int n = pairs[40];//如果没有关键字为40的元素，则插入一个
for( i = pairs.begin(); i != pairs.end();i ++ )
cout << * i << ",";
cout << endl;
cout << "5) ";
pairs[15] = 6.28; //把关键字为15的元素值改成6.28
for( i = pairs.begin(); i != pairs.end();i ++ )
cout << * i << ",";
}
输出：
1) 0
2) 1
3) (15,2.7),(20,9.3),
4) (15,2.7),(20,9.3),(40,0),
5) (15,6.28),(20,9.3),(40,0),
21
1. 下面三段程序，哪个不会导致编译出错?(提示，本题非常坑)
A)multimap <string,greater<string> > mp;
B)multimap <string,double,less<int> > mp1; mp1.insert(make_pair(“ok”,3.14));
C)multimap<string,double> mp2; mp2.insert(“ok”,3.14);
D)都会导致编译出错
2. 有对象map<string,int> mp; 则表达式mp[“ok”] 的返回值类型是：
A)Int B)int & C)string D)string &
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