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[C++] STL (multi)map/(multi)set简介

3 人参与  2024年09月09日 16:02  分类 : 《随便一记》  评论

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标题:[C++] STL  (multi)map/(multi)set简介

@水墨不写bug



目录

前言:

一、set简介

1.set简介

2.set的常见用法

二、map简介

 1.map简介

2.map使用 

 三、multiset简介

1.multiset简介

2.multiset使用 

四、multimap简介

1.multimap简介

2.multimap使用 


 

正文开始:

前言:

容器类型

        在之前,我们已经接触过STL中的部分容器,比如vector,list,queue等。这些容器有一个共同的特点,他们都是序列式容器,因为其底层为线性序列的数据结构,并且里面存储的是数据本身,与关联式容器式不同的。

        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。


键值对

        用来表示对应关系的一种结构,这个结构中一般包含两个成员变量,key和value。

key表示键值;value表示与key对应的信息。

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)    {}};

(SGI-STL中关于键值对的定义)

        不同的使用场景适用不同的的管理式容器,STL提供了两种不同的树形结构的关联式容器:

树形结构和哈希结构

        树形结构的关联式容器有set,map,multiset,multimap。

        这四种容器的共同点是都使用平衡搜索树(红黑树)作为其底层的数据结构。


一、set简介

1.set简介

        1. set是按照一定次序存储元素的容器(默认从小到大存储):

#include<set>#include<iostream>using namespace std;int main(){set<int> s1 = { 9,8,7,6,5,4,3,2,1 };s1.insert(100);s1.insert(19);s1.insert(0);s1.insert(110);s1.insert(120);for (auto& e : s1)cout << e << " ";cout << endl;return 0;}

输出:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 19 100 110 120

         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(重复插入相同值是对set没有影响,只会保留一个);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:

#include<set>#include<iostream>using namespace std;int main(){set<int> s1 = { 9,8,7,6,5,4,3,2,1 };s1.insert(120);s1.insert(120);s1.insert(120);s1.insert(120);s1.erase(120);for (auto& e : s1)cout << e << " ";cout << endl;return 0;}

输出:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1201 2 3 4 5 6 7 8 9

        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。
 

注意事项:

        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.在插入元素时,只需要插入value即可,不需要构造键值对。

        3.由于set中的元素不能重复,所以可以使用set进行去重。

        4.set中的元素默认按照小于来比较,遍历set中,默认得到升序序列。

        5.set中查找某个元素,时间复杂度为O(logN)。

        

2.set的常见用法

1. 构造

empty (1)
explicit set (const key_compare& comp = key_compare(),              const allocator_type& alloc = allocator_type());explicit set (const allocator_type& alloc);

构造空的set

range (2)
template <class InputIterator>  set (InputIterator first, InputIterator last,       const key_compare& comp = key_compare(),       const allocator_type& = allocator_type());

用[first,last)区间中的元素构造set

copy (3)
set (const set& x);set (const set& x, const allocator_type& alloc);

set的拷贝构造


2. 迭代器

iterator begin()返回set中起始位置元素的迭代器
iterator end()返回set中最后一个元素后面的迭代器
const_iterator cbegin()
const
返回set中起始位置元素的const迭代器
const_iterator cend() const返回set中最后一个元素后面的const迭代器
reverse_iterator rbegin()返回set第一个元素的反向迭代器,即end
reverse_iterator rend()返回set最后一个元素下一个位置的反向迭代器,即rbegin
const_reverse_iterator
crbegin() const
返回set第一个元素的反向const迭代器,即cend
const_reverse_iterator
crend() const
返回set最后一个元素下一个位置的反向const迭代器,即crbegin

3. 容量

bool empty ( ) const检测set是否为空,空返回true,否则返回true
size_type size() const返回set中有效元素的个数

4. 修改

pair<iterator,bool> insert (
const value_type& x )
在set中插入元素x,实际插入的是<x, x>构成的
键值对,如果插入成功,返回<该元素在set中的
位置,true>,如果插入失败,说明x在set中已经
存在,返回<x在set中的位置,false>
void erase ( iterator position )删除set中position位置上的元素
size_type erase ( const
key_type& x )
删除set中值为x的元素,返回删除的元素的个数
void erase ( iterator first,
iterator last )
删除set中[first, last)区间中的元素
void swap (
set<Key,Compare,Allocator>&
st );
交换set中的元素
void clear ( )将set中的元素清空
iterator find ( const
key_type& x ) const
返回set中值为x的元素的位置
size_type count ( const
key_type& x ) const
返回set中值为x的元素的个数

二、map简介

 1.map简介

        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通常用于排序和唯一地标识元素,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。

        即:

typedef pair<const key, T> 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))。

2.map使用 

1.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
        注意:在使用map时,需要包含头文件

2.构造

map()构造一个空的map

3.迭代器

begin()和end()begin:首元素的位置,end最后一个元素的下一个位置
cbegin()和cend()与begin和end意义相同,但cbegin和cend所指向的元素不
能修改
rbegin()和rend()反向迭代器,rbegin在end位置,rend在begin位置,其
++和--操作与begin和end操作移动相反
crbegin()和crend()与rbegin和rend位置相同,操作相同,但crbegin和crend所
指向的元素不能修改

4.容量

bool empty ( ) const检测map中的元素是否为空,是返回
true,否则返回false
size_type size() const返回map中有效元素的个数

5.元素访问

mapped_type& operator[] (const
key_type& k)
返回去key对应的value

 

        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


6.元素修改

pair<iterator,bool> insert (
const value_type& x )
在map中插入键值对x,注意x是一个键值
对,返回值也是键值对:iterator代表新插入
元素的位置,bool代表是否插入成功
void erase ( iterator position )删除position位置上的元素
size_type erase ( const
key_type& x )
删除键值为x的元素
void erase ( iterator first,
iterator last )
删除[first, last)区间中的元素
void swap (
map<Key,T,Compare,Allocator>&
mp )
交换两个map中的元素
void clear ( )将map中的元素清空
iterator find ( const key_type& x
)
在map中插入key为x的元素,找到返回该元
素的位置的迭代器,否则返回end
const_iterator find ( const
key_type& x ) const
在map中插入key为x的元素,找到返回该元
素的位置的const迭代器,否则返回cend
size_type count ( const
key_type& x ) const
返回key为x的键值在map中的个数,注意
map中key是唯一的,因此该函数的返回值
要么为0,要么为1,因此也可以用该函数来
检测一个key是否在map中

【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O(log N)。
        6. 支持[]操作符,operator[]中实际进行插入查找。


 三、multiset简介

1.multiset简介

 

        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)。

2.multiset使用 

        multiset与set的使用方法大部分相同,只有少许不同,由于multiset内部可以存在key相同的元素,所以可以实现对元素的排序。

 注意:
1. multiset中在底层中存储的是<value, value>的键值对(value就是key)。
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 O(log N)。
7. multiset的作用:可以对元素进行排序。

 


四、multimap简介

1.multimap简介

 


        1. Multimap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。

2.multimap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(由于元素的key可以重复,通过查找key得到的数据可能有多个,但是operator[]只能修改一个数据。所以重载operator[]运算符没有太大的意义)。
        4. 使用时与map包含的头文件相同:


完~

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