C++ mapset

news2024/11/30 0:49:06

目录

相关知识介绍：

一、set

1、set的介绍

2、set的使用

1. set的模板参数列表

2. set的构造

3. set的迭代器

4. set的容量

5. set修改操作

6. 举例演示

二、multiset

1、multiset的介绍

2、multiset的使用

三、map

1、map的介绍 

2、map的使用

1. map的模板参数说明

2. map的构造

3. map的迭代器

4. map的容量与元素访问

5. map中元素的修改

6. make_pair

7. operator[ ]详解 

【总结】

四、multimap

1、multimap的介绍 

2、multimap的使用

相关知识介绍：

1、关联式容器：

 在STL中，我们已经接触过一些容器，如vector、list、deque、forward_list（C++11）等，这些容器被称为序列式容器，因为它们底层使用线性序列的数据结构来存储元素本身。

而关联式容器也是用来存储数据的，但与序列式容器不同的是，关联式容器中存储的是键值对（key-value pairs），在数据检索时比序列式容器更高效。

2、键值对：

键值对用于表示具有一一对应关系的结构，通常包含两个成员变量：key和value。其中，key代表键值，value表示与key对应的信息。例如，如果要建立一个英汉互译的字典，字典中会有英文单词与其对应的中文含义，而且英文单词与中文含义之间是一一对应的关系，即通过英文单词可以在字典中找到对应的中文含义。

在SGI-STL中，键值对的定义如下：

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、树形结构的关联式容器：

根据不同的应用场景，STL实现了两种不同结构的关联式容器：树形结构和哈希结构。树形结构的关联式容器主要有四种：map、set、multimap、multiset。这四种容器共同的特点是使用平衡搜索树（红黑树）作为底层数据结构，容器中的元素是有序的序列。下面逐一介绍每个容器。

一、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.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：

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set中的元素，可以得到有序序列。

5.set中的元素默认按照小于来比较。

6.set中查找某个元素，时间复杂度为： log2n

7.set中的元素不允许修改。

8.set中的底层使用二叉搜索树(红黑树)来实现。

2、set的使用

1. set的模板参数列表

  • T: set中存放元素的类型，实际在底层存储<value, value>的键值对。
  • Compare ：set中元素默认按照小于来比较 Alloc：set中元素空间的管理方式，使用STL提供的空间配置器管理

2. set的构造

函数声明

功能介绍

set (const Compare& comp = Compare(), const Allocator& = Allocator() );

构造空的set

set (InputIterator first, InputIterator last, const   Compare& comp = Compare(), const Allocator& = Allocator() );

用[first, last)区 间中的元素构造 set

set ( const set<Key,Compare,Allocator>& x);

set的拷贝构造

3. set的迭代器

函数声明

功能介绍

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crbegi

4. set的容量

函数声明

功能介绍

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

5. set修改操作

函数声明

功能介绍

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

6. 举例演示

void test_set1()
{
	set<int> s1;
	s1.insert(3);
	s1.insert(1);
	s1.insert(4);
	s1.insert(2);
	s1.insert(1);
	s1.insert(2);

	set<int>::iterator it1 = s1.begin();
	while (it1 != s1.end()) {
		//搜索树不允许修改key，可能会破坏搜索的规则
			//*it1 += 1;
		cout << *it1 << " ";
		++it1;
	}
	cout << endl;

	// 范围for
	for (auto e : s1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test_set2()
{
	set<int> s1;
	s1.insert(3);
	s1.insert(1);
	s1.insert(4);
	s1.insert(2);
	s1.insert(1);
	s1.insert(2);

	int x;
    cout << "请输入想要查找的值";
	while (cin >> x) {
		/*auto ret = s1.find(x);
		if (ret != s1.end()) {
			cout << "在" << endl;
		}
		else{
			cout << "不在" << endl;
		}*/

		if (s1.count(x)) {
			cout << "在" << endl;
		}
		else
		{
			cout << "不在" << endl;
		}
	}
}

二、multiset

1、multiset的介绍

1、mul tiset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)。

注意：

1、multiset中再底层中存储的是<value, value>的键值对

2、mtltiset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是中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

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$O(log_2 N)$

7、multiset的作用：可以对元素进行排序

2、multiset的使用

此处只简单演示set与multiset的不同，其他接口接口与set相同，可参考set。

void test_set3()
{
	multiset<int> s1;
	s1.insert(3);
	s1.insert(1);
	s1.insert(4);
	s1.insert(2);
	s1.insert(1);
	s1.insert(1);
	s1.insert(1);
	s1.insert(2);

	multiset<int>::iterator it1 = s1.begin();
	while (it1 != s1.end()) {
		cout << *it1;
		++it1;
	}
	cout << endl;
    // 多个key，find中序的第一个key
	auto ret = s1.find(1);
	while (ret != s1.end() && *ret == 1)
	{
		cout << *ret << " ";
		++ret;
	}
	cout << endl;
	
	cout << s1.count(1) << endl;
	cout << s1.count(2) << endl;
}

三、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，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: 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的使用

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. map的构造

函数声明

功能介绍

map()

构造一个空的map

3. map的迭代器

函数声明

功能介绍

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. map的容量与元素访问

函数声明

功能简介

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

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。

5. map中元素的修改

函数声明

功能简介

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代表释放插入成功

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

6. make_pair

  • 构造一个对象，其第一个元素设置为 ，第二个元素设置为 。
  • 模板类型可以从传递给 的参数中隐式推导出来。
  • 对象可以从包含不同类型的其他对象构造，前提是这些类型的类型是隐式可转换的。pairxymake_pairpairpair 

可以使用make_pair代替pair自动推导参数类型：

void test_map1()
{
	map<string, string> dict;
	//dict.insert(pair<string, string>("sort", "排序"));
	dict.insert(make_pair("sort", "排序"));
	dict.insert(make_pair("string", "字符串"));
	dict.insert(make_pair("count", "计数"));

	//map<string, string>::iterator dit = dict.begin();
	auto dit = dict.begin();
	while (dit != dict.end())
	{
		cout << (*dit).first << ":" << (*dit).second << endl;
		++dit;
	}
	cout << endl;
}

7. operator[ ]详解 

 

  • 如果k与容器中某个元素的键匹配，则该函数返回对其映射值的引用。(bool判断是否匹配)
  • 如果k与容器中任何元素的键不匹配，则该函数用该键插入一个新元素，并返回对其映射值的引用。注意，这总是将容器的大小增加1，即使没有将映射值赋给元素(元素是使用其默认构造函数构造的)。
  • 类似的成员函数map::at在具有键的元素存在时具有相同的行为，但在不存在时抛出异常。
  • 对这个函数的调用(*((this->insert(make_pair(k,mapped_type()))).first)).second。
void test_map2()
{
	map<string, string> dict;
	//dict.insert(pair<string, string>("sort", "排序"));
	dict.insert(make_pair("sort", "排序"));
	dict.insert(make_pair("string", "字符串"));
	dict.insert(make_pair("count", "计数"));
	dict.insert(make_pair("string", "(字符串)")); // 插入失败

	dict["left"];			// 插入
	dict["right"] = "右边"; // 插入+修改
	dict["string"] = "(字符串)"; // 修改
	cout << dict["string"] << endl; // 查找
	cout << dict["string"] << endl; // 查找


	//map<string, string>::iterator dit = dict.begin();
	auto dit = dict.begin();
	while (dit != dict.end())
	{
		//cout << (*dit).first << ":" << (*dit).second << endl;
		cout << dit->first << ":" << dit->second << endl;

		++dit;
	}
	cout << endl;
}

使用[ ]代替find实现统计出现次数

void test_map3()
{
	string arr[] = { "西瓜", "西瓜", "苹果", "西瓜", "苹果", "苹果", "西瓜", "苹果", "香蕉", "苹果", "香蕉", "梨" };
	map<string, int> countMap;
	//for (auto& e : arr)
	//{
	//	auto ret = countMap.find(e);
	//	if (ret == countMap.end())
	//	{
	//		countMap.insert(make_pair(e, 1));
	//	}
	//	else
	//	{
	//		ret->second++;
	//	}
	//}

	for (auto& e : arr)
	{
		countMap[e]++;
	}

	for (auto& kv : countMap)
	{
		cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
	}
}

【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$O(log_2 N)$

6. 支持[]操作符，  operator[]中实际进行插入查找。

四、multimap

1、multimap的介绍 

multimap文档介绍

1. Multimaps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<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的使用

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。

4. 使用时与map包含的头文件相同。

int main()
{
	map<string, string> dict;
	//dict.insert(pair<string, string>("sort", "排序"));
	dict.insert(make_pair("sort", "排序"));
	dict.insert(make_pair("string", "字符串"));
	dict.insert(make_pair("count", "计数"));
	dict.insert(make_pair("string", "(字符串)")); // 插入失败

	for (auto& kv : dict)
	{
		cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
	}
	cout << endl;

	multimap<string, string> mdict;
	//dict.insert(pair<string, string>("sort", "排序"));
	mdict.insert(make_pair("sort", "排序"));
	mdict.insert(make_pair("string", "字符串"));
	mdict.insert(make_pair("count", "计数"));
	mdict.insert(make_pair("string", "(字符串)")); // 插入失败
	mdict.insert(make_pair("string", "字符串"));

	for (auto& kv : mdict)
	{
		cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
	}

	return 0;
}

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【Python数据可视化】matplotlib之设置子图：绘制子图、子图共享x轴坐标、调整子图间距、设置图片大小

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