【C++】map和set（一文拿捏，包教包会）

目录

1.关联式容器和序列式容器

2.键值对

3.树型结构的关联式容器

4.set

5.multiset

 6.map

 7.multimap

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1.关联式容器和序列式容器

set：关联式容器——数据之间关联紧密

线性表（vector，list，deque）：序列式容器——数据之间关联性基本为0

2.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，键值key和对应的信息val

比如现在想要统计十个成语出现的次数，那么成语这个字符串和他的次数就有紧密的一一对应关系

第一个模板参数是T1类型，就是key的类型，第二个是val的类型

键值对是一个类，T1和T2的类型允许不同，两个成员变量first和second都是公有的 

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.树型结构的关联式容器

根据不同的应用场景，STL实现了两种功能不同的管理式容器：树型结构和哈希结构

树形结构一般有四种：set，map，multiset，multimap

这四种容器的特点是：底层结构使用红黑树（平衡搜索二叉树），中序遍历是有序的

4.set

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的迭代器遍历有序
5. set中的元素默认按照小于比较
6. set中查找某个元素，时间复杂度为：logn
7. set中的元素不允许修改：随意修改会破坏二叉搜索树的结构
8. set中的底层使用二叉搜索树(红黑树)来实现。

 并且看到最后一种初始化方式，set可以拷贝构造

set支持迭代器，也就是set支持范围for 

int main()
{int arr[] = { 0,12,3,4,5,65,7,1,4,1,4,7,4 };set<int> s1;for (auto e : arr){s1.insert(e);e++;}set<int> s2(s1);for (auto e : s2){cout << e << " ";e++;}return 0;
}

 很明显观察到，set：去重+排序

注意：set一般不喜欢用push，而是使用insert

5.multiset

他也在set的头文件，无需新加

他的功能从字面上就是可以允许重复元素

multiset：排序

其余和set没区别，只是set和multiset都有count函数，因为这个计算特殊val个数的函数在头文件<set>中，虽然计数对于set没啥用（因为去重），但是对于multiset还是很有用

 

int main()
{int arr[] = { 0,12,3,4,5,65,7,1,4,1,4,7,4 };multiset<int> s1;for (auto e : arr){s1.insert(e);e++;}multiset<int> s2(s1);for (auto e : s2){cout << e << " ";e++;}return 0;
}

那么允许重复怎么通过val找到位置，答案是找中序的第一个val 

那么set/multiset的find和算法库里面的find有什么区别？

肯定是原理不同，find是暴力查找，但是set.find()是按搜索树顺序查找，更快

 

 6.map

 清楚看到。map的类模板有key的类型，val类型和比较函数模板，还有空间适配器申请底层空间（现在不需要了解）

并且map中元素都是成对出现的，key值主要是用来排和唯一标识元素，而val值主要是存储key值的信息（这让我想起来法语的复合时态：etre/avoir+v. 第一个单词无实意，是用来表明时态的（过去或者将来之类的），而动词的用法常常表明意思），这一对组合起来构成map的成员类型，他是一个键值对

看两个函数 

说明lower_bound是闭区间 

upper_bound 是开区间

erase删除的区间也是左闭右开 

 

 这段代码的iulow是找小于等于'b'的元素，itup是指找大于‘d’的map中最小的元素

所以最后的结果是 

int main()
{std::map<char, int> mymap;std::map<char, int>::iterator itlow, itup;mymap['a'] = 20;mymap['b'] = 40;mymap['c'] = 60;mymap['d'] = 80;mymap['e'] = 100;itlow = mymap.lower_bound('b');  // itlow points to bitup = mymap.upper_bound('d');   // itup points to e (not d!)mymap.erase(itlow, itup);        // erases [itlow,itup)// print content:for (std::map<char, int>::iterator it = mymap.begin(); it != mymap.end(); ++it)std::cout << it->first << " => " << it->second << '\n';return 0;
}

看一下map是怎么使用的吧

int main()
{map<string, string> dict;dict.insert(pair<string,string>("string","字符串"));dict.insert(pair<string, string>("left", "左"));dict.insert(pair<string, string>("is", "是"));for (auto e : dict){cout << e.first << "：" << e.second << endl;}return 0;
}

但是这样每次自己写pair很繁琐，所以以后这种过程可以简化为

 这是自己创建map，那么对于一个数组，我想统计每一个字符串出现的次数怎么看呢

用一个find函数找map中是不是有e对应的字符串，find返回值是一个迭代器

迭代器的类型是value_type，上面说过就是map的key和val合起来的类型，就是pair类

 迭代器的second在我的Map就是int类型，用来记录每一个字符串出现次数 

int main()
{string s[] = { "苹果","香蕉","柿子","苹果","香蕉" ,"香蕉","柿子","香蕉" };map<string, int> Map;for (auto& e : s){auto it =Map. find(e);if (it == Map.end())Map.insert(make_pair(e, 1));elseit->second++;}for (auto e : Map){cout << e.first << ":" << e.second << endl;}return 0;
}

 但是这样写其实是笨笨的

因为map有一个很神奇的运算符重载，就是方括号[ ]

居然一排就搞定了，那么这个方括号的作用到底是什么？

 我们一起慢慢看这段文字

首先方括号的运算符重载函数的参数是key，返回值是val

也就是你传入一个key，我就给你他的val,并且返回引用，具体的值是用默认的构造函数构造的

那如果你给的key不在map里，我给你new一个key盛装你传过来的参数
 

并且他还贴心的告诉我们，有一个方括号同样功能的函数at，行为一样吗，只不过如果你传的key不在map，抛异常（老操作了，之前讲的很多支持下标随机访问的容器也都支持at，都是如果不成功那么抛异常）

最后看一下他给的一行奇怪原理

他说调用方括号函数的时候，是这样调用的

 肯定是从内往外看

首先他通过this指针调用insert函数，插入一个键值对，键值对的key就是你传过来的参数key，val的部分调用一个匿名构造 

 然后insert有返回值

 insert的返回值是一个键值对，这个键值对的第一个成员变量first会设置一个迭代器，指向新插入的元素，或者指向在map中有相同key的元素

第二个成员变量second被设置成bool类型，如果这个元素成功插入（原来map中没有key），second=true；否则（map存在key），second=false；

无论如何，insert的返回值就是一个键值对，也就橙色框现在是一个键值对，通过.的方式访问类的first成员变量（来到红色框）然后解引用，找到对应的second，返回second的值

验证一下我们的解释 

 当第一次遇到苹果，香蕉，柿子的时候，second都是false（0）

再遇到就变成true（1），因为map中已经有这三个字符串

小小总结这个强大的函数[ ]:

他有三层功能：插入，查找，修改

 7.multimap

允许相同的key存在多个不同的val

他的功能和map是一样的，但是他不支持[ ]

因为在multimap中一个key可能对应好多个val，通过first找second会乱套

他也给我们提供一个很好的思路——一个key可以对应多个val

int main()
{//multimap可以录入一个单词的不同意思multimap<string, string> dict;dict.insert(make_pair("left", "左边"));dict.insert(make_pair("left", "剩余"));dict.insert(make_pair("string", "字符串"));dict.insert(make_pair("left", "xxx"));for (const auto& kv : dict){cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;}//同时map可以的功能（除了[ ]）他也行/string arr[] = { "苹果", "西瓜", "香蕉", "草莓", "苹果", "西瓜", "苹果", "苹果", "西瓜", "苹果", "香蕉", "苹果", "香蕉" };multimap<string, int> countMap;for (auto& e : arr){//map<string, int>::iterator it = countMapauto it = countMap.find(e);if (it == countMap.end())countMap.insert(make_pair(e, 1));elseit->second++;}for (const auto& kv : countMap)cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;return 0;
}