【C++/STL】：set和map的介绍及基本使用

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前言一，树形结构的关联式容器二，set1，set 的介绍2，set 常用接口的使用(1) set 的插入，迭代器遍历(2) set 的区间构造，范围for(3) set 的删除 三，multiset1, multiset 的介绍2，multiset 的简单使用 四，map1，map 的介绍2，map 常用接口的使用(1) map 的构造(2) map 的迭代器和范围 for 3，map 中的下标访问符 [ ](1)，下标访问符 [ ] 的多种功能(2)，统计字符串个数示例 五，multimap1，multimap 的介绍2，multimap 的简单使用

前言

在前面，我们已经接触过STL中的部分容器，比如：vector、list、deque等，这些容器统称为序列式容器，因为其底层为线性序列的数据结构，里面存储的是元素本身。那什么是关联式容器？它与序列式容器有什么区别？

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。

一，树形结构的关联式容器

根据应用场景的不同，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。

二，set

1，set 的介绍

(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) set在底层是用二叉搜索树(红黑树) 实现的。

注意：
(1) set中的元素不可以重复(因此可以使用set进行去重)。
(2) 使用set的迭代器遍历set中的元素，可以得到有序序列。
(3) set中的元素默认排升序。
(4) set中查找某个元素，时间复杂度为： l o g 2 n log_2 n log2​n。

2，set 常用接口的使用

使用set容器要包含头文件：

#include <set>

set 常用接口的使用举例：

(1) set 的插入，迭代器遍历

功能：排序+去重。

void test_set1(){//K模型搜索//排序+去重//插入set<int> s1;s1.insert(1);s1.insert(6);s1.insert(4);s1.insert(1);s1.insert(14);s1.insert(2);s1.insert(5);set<int>::iterator it = s1.begin();while (it != s1.end()){cout << *it << " ";it++;}cout << endl;}

(2) set 的区间构造，范围for

void test_set2(){//区间构造vector<int> v = { 2,8,4,6,3,9,2,4,5 };set<int> s2(v.begin(), v.end());//范围forfor (auto e : s2)cout << e << " ";}

(3) set 的删除

void test_set3(){set<int> s3 = { 6,9,2,7,3,4,7,8 };for (auto e : s3)cout << e << " ";cout << endl;//删除s3.erase(8);for (auto e : s3)cout << e << " ";cout << endl;}

三，multiset

1, multiset 的介绍

multiset 与 set 的内容介绍，功能和函数接口基本相同。

set的区别是：multiset中的value元素可以重复，set是中value是唯一的。

2，multiset 的简单使用

此处只简单演示set与multiset的不同，其他接口接口与set相同。

void test_set2(){//K模型搜索//排序 不去重，允许冗余//插入multiset<int> s1;s1.insert(1);s1.insert(6);s1.insert(4);s1.insert(1);s1.insert(14);s1.insert(2);s1.insert(1);s1.insert(5);multiset<int>::iterator it = s1.begin();while (it != s1.end()){cout << *it << " ";it++;}cout << endl;}

四，map

1，map 的介绍

(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。
(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支持下标访问符（重点），即在[]中放入key，就可以找到与key对应value。
(5) 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 常用接口的使用

使用 map 需要包含头文件：

#include <map>

(1) map 的构造

map 的构造有多种方式，最常用并且最喜欢用的是方式4(因为简短)。

void test_map1(){map<string, string> dict;// 1.有名对象pair<string, string> kv1("sort", "排序");dict.insert(kv1);// 2.匿名对象dict.insert(pair<string, string>("left", "左边"));// 3.函数模版dict.insert(make_pair("right", "右边"));// 4.多参数构造函数的隐式类型转换//pair<string, string> kv2 = { "string","字符串" };dict.insert({ "string","字符串" });// 5.initializer_list构造map<string, string> dict2 = { { "left", "左边" } ,{ "string","字符串" } ,{"right", "右边"} };}

(2) map 的迭代器和范围 for

a，普通迭代器 iterator，key不能修改 value可以修改。
const迭代器 const_iterator，key不能修改 value不能修改。

b，范围for遍历,要加引用&。

void test_map2(){map<string, string> dict;//有名对象pair<string, string> kv1("sort", "排序");dict.insert(kv1);//匿名对象dict.insert(pair<string, string>("left", "左边"));//函数模版dict.insert(make_pair("right", "右边"));//多参数构造函数的隐式类型转换//pair<string, string> kv2 = { "string","字符串" };dict.insert({ "string","字符串" });//initializer_list构造map<string, string> dict2 = { { "left", "左边" } ,{ "string","字符串" } ,{"right", "右边"} };//迭代器遍历map<string, string>::iterator it = dict2.begin();while (it != dict2.end()){//it->first += 'x'; //err//it->second += "x"; //ok//cout << (*it).first << ":" << (*it).second << endl;cout << it->first << ":" << it->second << endl;//cout << it.operator->()->first << ":" << it.operator->()->second << endl;it++;}cout << endl;//范围for遍历,要加引用//本质：是把迭代器中 *it 赋值给 kvfor (const auto& kv : dict2)cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;cout << endl;}

3，map 中的下标访问符 [ ]

首先来看看map中成员函数 operator[] 的简化实现：

V& operator[](const k& key)return (*((this->insert(make_pair(k, mapped_type()))).first)).second;

为了避免大家看的头晕，上面两行代码的分步解析：

V& operator[](const K& key){pair<iterator, bool> ret = this->insert(make_pair(key, V()));//不管插入成功还是失败，返回的都是key节点的迭代器，新插入的或是已存在的iterator it = ret.first;return it->second;}

由上面的代码可得出：
(1) operator[]：给的是key，返回key对应的value的引用；
(2) key存在，插入失败，返回 --> pair<存在的key所在节点的迭代器, false>
(3) key不存在，插入成功，返回 --> pair<新插入key所在节点的迭代器, true>

所以不管插入成功还是失败，返回的都是key节点的迭代器，新插入的或是已存在的。

(1)，下标访问符 [ ] 的多种功能

void test_map3(){map<string, string> dict;dict.insert({ "string","字符串" });//插入(一般不这么用)dict["right"];//插入+修改//operator[]返回的是value的引用，进行修改dict["left"] = "左边";//查找cout << dict["string"] << endl;//修改dict["right"] = "右边";//成员函数count的使用:返回 key 的个数//在这里可以判断字符串在不在string str;cin >> str;if (dict.count(str))cout << "在" << endl;elsecout << "不在" << endl;}

通过监视窗口观察如下：

(2)，统计字符串个数示例

方式1：
先查找判断要插入的字符串在不在，若第一次出现，就要插入，否则 value 值要++，统计起来比较麻烦。

void test_map2(){//统计字符串个数string arr[] = { "西瓜", "西瓜", "苹果", "西瓜",  "西瓜","香蕉", "苹果","西瓜", "香蕉","草莓" };map<string, int> countMap;for (auto& kv : arr){auto it = countMap.find(kv);if (it != countMap.end()) //前面出现过it->second++;else //第一次出现countMap.insert({ kv, 1}); //隐式类型转换}for (const auto& kv : countMap)cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;cout << endl;}

注意：map 中元素的顺序是按 key 排序的，就是这里的 string，默认排升序。

方式2：
直接用 operator[] 的特性进行统计，核心代码只要一句。

void test_map2(){//统计字符串个数string arr[] = { "西瓜", "西瓜", "苹果", "西瓜",  "西瓜","香蕉", "苹果","西瓜", "香蕉","草莓" };map<string, int> countMap;for (auto& kv : arr){countMap[kv]++;// 插入第一个，key是苹果，不存在，插入成功，// 此时value是0，插入成功后返回value的引用再++就变成1了}for (const auto& kv : countMap)cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;cout << endl;}

五，multimap

1，multimap 的介绍

multimap 与 map 的内容介绍，功能和函数接口基本相同。

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中没有重载operator[]操作符。

2，multimap 的简单使用

此处只简单演示map与multimap的不同，其他接口接口与map相同。

比如我们要对上面的水果出现的次数进行排序，有重复值，要用multimap：

void test_map2(){string arr[] = { "西瓜", "西瓜", "苹果", "西瓜",  "西瓜","香蕉", "苹果","西瓜", "香蕉","草莓" };map<string, int> countMap;for (auto& kv : arr){countMap[kv]++;//插入第一个，key是苹果，不存在，插入成功，// 此时value是0，插入成功后返回value的引用再++就变成1了//对次数排序，当有重复值时，要用multimapmultimap<int, string> sortMap;for (auto& kv : countMap){sortMap.insert({ kv.second, kv.first });}for (const auto& kv : sortMap)cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;cout << endl;}