STL-map和set

一、关联式容器

二、键值对

三、树形结构的关联式容器

3.1 set

3.1.1 set介绍

3.1.2 set的使用

1. set的模板参数列表

2. set的构造

3. set的迭代器(类型是双向迭代器)

4. set的容量

5.set修改操作

6、operator

7. set的使用举例

3.2 map

3.2.1map介绍

3.2.2map的使用

1.map的模板参数说明

2. map的构造

编辑

3. map的迭代器（类其他容器）

4. map的容量与元素访问

5. map中元素的修改

6、operator编辑

3.3 multiset

3.3.1 multiset的介绍

3.4 multimap

3.4.1 multimap的介绍

3.4.2 multimap的使用

3.5 在OJ中的使用

一、关联式容器

一般我们之前所学习的vector、list、daque、forword_list(C++11)等容器，都是序列式容器，因为底层是线性序列的数据结构，里面存储的是元素本身。

关联式容器也是存储型容器，但是与序列式容器不同的是，关联式容器一般存储的是键值对——<key,value>,在数据检索时比序列式容器雄效率更高。

二、键值对

一种类或者结构体，用来表述具有一一对应关系的两个值，一般存在两个成员变量key和value，key表示键值，用与检索，比较，排序，value表示key对应的数据或信息。

例如：建立一个汉英对应的字典，每一个英文单词都有对应的中文含义，将英文单词作为key值，value作为对应的中文含义，英文单词与中文含义是一一对应的关系，在此字典中，即可以通过英文找到其中文含义。

SGI-STL中关于键值对的定义
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(T1()),second(T2())
    {}
}

三、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：树型结构和哈希结构。树型结构的关联式容器主要有四种：map，set，multimap，multiset。这四种容器的特点是都使用了平衡搜索二叉树（红黑树）作为其底层结果，容器中的元素是一个有序的序列（key值排序）。下面依次介绍每一个容器。

3.1 set

3.1.1 set介绍

set文档

翻译：

1、set是按照一定次序存储元素

2、在set中，value与key相同，即是唯一的，key不可修改，但是可以插入或者删除

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，set中只放 value，但在底层实际存放的是由构成的键值对<value,value>。

        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：$log_2 n$ 7. set中的元素不允许修改(为什么?)

        8. set中的底层使用二叉搜索树(红黑树)来实现。

3.1.2 set的使用

        1. set的模板参数列表

T: set中存放元素的类型，实际在底层存储的键值对。

Compare：set中元素默认按照小于来比较（升序）

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

按参数列表分类：默认构造、按迭代器范围构造、拷贝构造

        3. set的迭代器(类型是双向迭代器)

         4. set的容量

5.set修改操作

声明：

重点：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>

value_type是类模板中的第一个参数的别名

声明：

（1）删除位置上的元素（3）删除迭代器范围的元素（2）删除值为val的元素，并返回哥数

声明：

交换两个set中的元素

声明：

清空元素

6、operator

find：传递key，返回指向位置的迭代器，count（）:传递key，返回个数，（set中仅有一哥元素）
lower_bound：传递key，返回在set序列中的第一个元素位置的迭代器，
upper_bound:传递key，返回在set序列中的最后一个元素的下一个位置的迭代器，上述两函数实现左闭右开区级，满足函数区间需求。
equal_range:转递key，返回该元素区间边界的迭代器组成的一个键值对，第一个是lower_bound,第二个是upper_bound.

7. set的使用举例
#include<set>
#include<iostream>
#include<set>
using std::cout;
using std::endl;
using std::set;
void test()
{
    int array[] = { 1,1,1,1,1,3,1,23,3,3,2,13,2,23,3,23,3,1,2,1,1,2,1,2,567,5,7,6,5 };
    set<int> s(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));

    cout << s.size() << endl;

    for (int e : s)
    {
        cout << e << " ";
    }
    cout << endl;

    //逆向打印
    for (set<int>::reverse_iterator it = s.rbegin(); it != s.rend(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;


    //统计次数
    cout << s.count(3) << endl;
}

int main()
{
    test();
    return 0;
}

3.2 map

3.2.1map介绍

map文档

翻译：

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的标识元素，用于find查找，value中存储与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绑定到一起，其为pair类实例化取别名。

typedef pair<const key,T> value_type;

3、在内部，map中的元素是按照键值key来比较排序，

4、map中通过键值访问单一元素通常比unorder_map容器慢，但map允许对元素进行直接迭代，也就是说可以遍历访问，得到一个有序序列。

5、map支持下标访问符，即在[]中放入key，可以直接找到与key对应都的value

6、map通常底层实现为平衡二叉树，即红黑树

3.2.2map的使用

1.map的模板参数说明

key对应键值类型，

T对应value类型，

compare比较器的类型，缺省按找小于比较，升序序列，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），需要用户自己显示传递比较规则（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

2. map的构造

空参数列表构造，迭代器范围构造、拷贝构造

3. map的迭代器（类其他容器）

4. map的容量与元素访问

empty:无参，空返回true，否则返回false
size：无参，返回元素个数
operator[]:参数是键值key，返回value的引用

注意：如果键值key在map中不存在，则插入一个新的键值对元素，键值为key，value的值为对应类型的默认构造。

at():同operator[]

5. map中元素的修改

insert：参数为键值对（pair类型），返回一个键值对，键值对first为插入位置（类型iterator），second为bool类型，表示插入是否成功。
erase：①参数为元素位置，返回void，②参数为迭代器范围，删除范围中的元素
swap：交换两个map中的元素，this*与参数交换，参数为map类型，返回void
clear：清空map

6、operator

find：找键值key的位置，参数为键值key，返回位置迭代器
count：参数为key，返回键值key的个数，为1或0
lower_bound:参数为key，返回第一个key的位置迭代器
upper_bound:参数为key，返回最后一个key的下一个位置迭代器
equal_bound:参数为key，返回键值对，类型为pair<map<key,value>::iterator,map<key,value>::iterator>,first为第一个key的位置迭代器，second是最后一个key的下一个位置迭代器

【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

3.3 multiset

3.3.1 multiset的介绍

[翻译]：

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。（与set的区别）

2. 在multiset中，元素的value也会识别它(因为multiset中本身存储的就是组成的键值对，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$O(log_2 N)$

7. multiset的作用：可以对元素进行排序

总结：注意与set的区别，insert：返回为迭代器，不是键值对pair<iterator,bool>,仅iterator

3.4 multimap

3.4.1 multimap的介绍

翻译： 1. Multimaps是关联式容器，它按照特定的顺序，存储由key和value映射成的键值对，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 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