【C++】關(guān)聯(lián)式容器-map和set-創(chuàng)新互聯(lián)

文章目錄
  • 關(guān)聯(lián)式容器
  • 鍵值對
  • set
    • 基本介紹
    • set的模板參數(shù)列表
    • set的構(gòu)造
    • set的迭代器
    • set的修改操作
  • map
    • 基本介紹
    • map的模板參數(shù)說明
    • map的構(gòu)造
    • map的迭代器
    • map的元素訪問
    • map中元素的修改
    • map總結(jié)

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STL中的容器分為兩大類：序列式容器和關(guān)聯(lián)式容器。
序列式容器有vector、list、deque、forward_list等，為什么他們被稱為序列式容器呢？因為他們的底層為線性序列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，里面存儲的是元素本身。關(guān)聯(lián)式容器也是用來存儲數(shù)據(jù)的，與序列式容器不同的是，其里面存儲的是結(jié)構(gòu)的鍵值對，在數(shù)據(jù)檢索時比序列式容器的效率更高。

鍵值對

鍵值對用來表示具有一一對應(yīng)關(guān)系的一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中一般只包含兩個成員變量key和value，key代表鍵值，value表示與key對應(yīng)的信息。

SGI-STL中關(guān)于鍵值對的定義：

struct pair
{typedef T1 first_type;
	
	typedef T2 second_type;
	T1 first;
	T2 second;
	pair():first(T1()),second(T2())//零初始化
	{}
	pair(const T1& a,const T2& b):first(a),first(b)
	{}
};

有下面這幾種方法來構(gòu)造鍵值對：

int main()
{pairv;//v被定義為鍵值對類型，那就有了兩個成員變量
	v.first = 1;
	v.second = "hello";
	cout<< v.first<< " : "<< v.second<< endl;//1 : hello

	pairv1(2, "Linux");
	cout<< v1.first<< " : "<< v1.second<< endl;//2 : Linux

	v = v1;
	cout<< v.first<< " : "<< v.second<< endl;//2 : Linux

	pairv2 = make_pair(3, "C++");
	cout<< v2.first<< " : "<< v2.second<< endl;//3 : C++
	return 0;
}
set 基本介紹
  • set是按照一定次序存儲元素的容器。
  • 在set中，元素的value也標(biāo)識它，value就是key，類型為T，并且每個value必須是唯一的。set中的元素不能在容器中修改，但是可以在容器中進行插入和刪除。
  • set容器通過key訪問單個元素的速度通常比unordered_set容器慢，但是它們允許根據(jù)順序?qū)ψ蛹M行直接迭代。
  • set在底層是用紅黑樹實現(xiàn)的。

注意：

  • 與map不同，map中存儲的是真正的鍵值對，set中只放value，但是在底層實際存放是由構(gòu)成的鍵值對。
  • set中插入元素時，只需要插入value即可，不需要構(gòu)造鍵值對。
  • set中的元素不可以重復(fù)
  • 使用set的迭代器遍歷set中的元素，可以得到有序序列
  • set中的元素默認按照小于來比較
  • set中查找某個元素，時間復(fù)雜度為以2為底n的對數(shù)。
  • set中的元素不允許修改

驗證set中的元素默認按照小于進行排序：

void main()
{vectoriv = {8,5,3,7,6,4,2,9,1 };

	setis(iv.begin(), iv.end());

	for (const auto &e : is)
		cout<< e<< " ";//1 2 3 4 5 6 7 8 9
	cout<< endl;
}

如果想要從大到小排序，則在構(gòu)造的時候加上greater：

void main()
{vectoriv = {8,5,3,7,6,4,2,9,1 };

	set>is(iv.begin(), iv.end());

	for (const auto &e : is)
		cout<< e<< " ";//9 8 7 6 5 4 3 2 1
	cout<< endl;
}
set的模板參數(shù)列表
template, class Alloc = allocator>class set;

T：set中存放元素的類型，實際在底層存儲的鍵值對
Compare：set中元素默認按照小于來比較
Alloc：set中元素空間的管理方式，使用STL提供的空間配置器。

set的構(gòu)造
void main()
{sets1;//構(gòu)造空的set
	int ar[] = {8,5,3,7,6,4,2,9,1 };
	int n = sizeof(ar) / sizeof(ar[0]);
	sets2(ar, ar + n);//用(first,last)區(qū)間中的元素構(gòu)造set
	vectorvi = {8,5,3,7,6,4,2,9,1 };
	sets3(vi.begin(), vi.end());//用(first,last)區(qū)間中的元素構(gòu)造set
	s1 = s3;//拷貝構(gòu)造
}
set的迭代器

在這里插入圖片描述

set的修改操作
函數(shù)聲明功能
pairinsert ( const value_type& x )在set中插入元素x，實際插入的是構(gòu)成的鍵值對，如果插入成功，返回<該元素在set中的位置，true>，如果插入失敗，說明x在set中已經(jīng)存在，返回
size_type erase ( const key_type& x )刪除set中值為x的元素，返回被刪除的元素的個數(shù)
void erase ( iterator position )刪除set中position位置上的元素
void erase ( iterator first, iterator last )刪除set中(first,last)區(qū)間中的元素
size_type count ( const key_type& x ) const返回set中值為x的元素的個數(shù)
void swap ( set&st)交換set中的元素

swap代碼驗證：

void main()
{vectoriv = {8,5,3,7,6,4,2,9,1 };
	setis(iv.begin(), iv.end());

	vectoriv1 = {6,7,8,3 };
	setis1(iv1.begin(), iv1.end());
	is1.swap(is);
}
void main()
{vectoriv = {8,5,3,7,6,4,2,9,1 };
	setis(iv.begin(), iv.end());

	auto res = is.lower_bound(7);//>=7
	//auto res = is.upper_bound(6);//>6
	cout<< *res<< endl;
}
map 基本介紹
  • map是關(guān)聯(lián)式容器，按照特定次序(按照key來進行比較)存儲由鍵值key和值value組合而成的元素
  • 在map中，鍵值key通常用于排序和唯一的標(biāo)識元素，而值value中存儲與鍵值key關(guān)聯(lián)的內(nèi)容。鍵值key和值value的類型可能不同，并且在map的內(nèi)部，key與value通過成員類型value_type綁定在一起，為其取別名稱為pair。
typedef pair value_type;
  • 在內(nèi)部，map中的元素總是按照鍵值key進行比較排序的。
  • map中通過鍵值訪問單個元素的速度通常比unordered_map容器慢，但map允許根據(jù)順序?qū)υ剡M行直接迭代。
  • map支持下標(biāo)訪問符，即在[]中放入key，就可以得到與key對應(yīng)的value。
  • map底層通常被實現(xiàn)為紅黑樹。
map的模板參數(shù)說明
template,//比較器的類型
	class Alloc = allocator>//通過空間配置器來申請底層空間
>class map;
map的構(gòu)造
void main()
{mapismap;
	mapismap = {{5,"Student"},{2,"Teacher"},{4,"Job"} };
}
map的迭代器

在這里插入圖片描述

map的元素訪問
函數(shù)聲明功能
size_type size() const返回map中有效元素的個數(shù)
mapped_type& operator[] (const key_type&k)返回key對應(yīng)的value
void main()
{mapismap = {{5,"Student"},{2,"Teacher"},{4,"Job"} };
	cout<< ismap.size()<< endl;//3
	cout<< ismap.at(4)<< endl;//Job
	cout<< ismap[4]<< endl;//Job
	cout<< ismap[8]<< endl;//""
 	//cout<< ismap.at(9)<< endl;//會拋出異常
}

在元素訪問時，at函數(shù)和operator[]都能通過key找到與key對應(yīng)的value然后返回其引用，不同的是：當(dāng)key不存在時，operator[]用默認value和key構(gòu)造鍵值對然后插入，返回該默認value，at()函數(shù)直接拋出異常。

map中元素的修改
函數(shù)聲明功能
pairinsert ( const value_type& x )在map中插入鍵值對x，返回值也是一個鍵值對，iterator代表新插入元素的位置，bool代表是否插入成功
size_type erase ( const key_type& x )刪除值為x的元素
void erase ( iterator position )刪除position位置上的元素
void erase ( iterator first, iterator last )刪除(first,last)區(qū)間中的元素
size_type count ( const key_type& x ) const返回set中值為x的元素的個數(shù)
void swap ( set&st)交換set中的元素
const_iterator find ( const key_type& x )const在map中查找key為x的元素，找到返回該元素的位置的const迭代器，否則返回cend
size_type count ( const key_type& x ) const返回key為x的鍵值在map中的個數(shù)，注意map中key是唯一的，因此該函數(shù)的返回值要么為0，要么為1，因此可以用來檢測一個key是否在map中

查找和插入：

void main()
{//2 4 5 8
	mapismap = {{5,"Student"},
	{2, "Teacher"}, {8, "Study"}, {4, "Job"} };

	auto pos = ismap.find(8);//查找，找到返回該元素的迭代器
	cout<< pos->first<< " : "<< pos->second<< endl;
	
	pairv = {1,"abc" };
	ismap.insert(pos, v);//插入，pos表示新插元素的位置

	cout<< pos->first<< " : "<< pos->second<< endl;

	for (const auto& e : ismap)
		cout<< e.first<< " : "<< e.second<< endl;
}
map總結(jié)
  • map中的元素是鍵值對
  • map中的key是唯一的，并且不能修改
  • 默認按照小于的方式對key進行比較
  • map中的元素如果用迭代器去遍歷，可以得到一個有序的序列
  • map底層為紅黑樹，查找效率較高為以2為底n的對數(shù)
  • 支持[]操作符，operator[]在實際中進行查找操作

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