关于set和map的接口函数部分，只重点介绍一些相较于别的容器有特殊地方的接口，set和map的接口可以触类旁通。
一、概念
（一）、关联式容器
关联式容器存储的元素是一个个的键值对<key,value>。通过键（key）可以快速索引到其对应的value值。关联容器可以快速查找、读取或者删除所存储的元素，同时该类型的容器插入元素的效率比序列容器（如vector）高。
（二）、键值对
键值对用来表示具有一一对应关系的一种结构，该结构中只包含两个成员变量key和value，key代表键值，value表示与key对应的信息，可以通过键值key快速索引到其对应的信息value。比如说英汉词典，查询单词的中文释义就需要通过英文单词快速索引到中文释义，这里的键key是英文单词，key的类型为string，key对应的信息value是中文释义，value的类型也为string，这样，英文单词和中文释义就构成了一个<string,string>的键值对。
键值对可以用pair类来表示，pair是C++的STL提供的一个类。pair - C++ Reference (cplusplus.com)
https://legacy.cplusplus.com/reference/utility/pair/ pair存储了公有的两个成员变量，一个叫做first，一个叫做second，可以在外部访问，这两个成员变量的类型通过用户指定。我们可以用pair的first存储键key，用second存储key对应的信息value。
（三）、关联式容器的结构
根据应用场景的不同，STL总共实现了两种不同结构的关联式容器：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：使用平衡二叉搜索树(红黑树)作为其底层结果，容器中的元素是一个有序的序列，迭代器遍历得到的是一个有序的序列。
二、set和multiset
（一）set
set - C++ Reference (cplusplus.com)https://legacy.cplusplus.com/reference/set/set/
set的简介
模板类型
template <
class T, // set::key_type/value_type
class Compare = less<T>, // set::key_compare/value_compare
class Alloc = allocator<T> // set::allocator_type
>
T：set存储的元素类型。
Compare：仿函数，用于提供元素之间的比较方法。
Alloc：空间配置器
1、set是按照特定次序存储的没有重复元素的容器。
2、在set中，一个元素value就对应其本身的值(value本身就是键key，类型为T)，并且每个元素在set中必须是不能重复的。set中元素的值在容器中不能被再次修改(元素的类型总是const类型)，但是可以从容器中插入或删除。
3、在内部，set中的元素总是按照其内部比较对象(类型为Compare)所指示的特定严格弱排序标准进行排序。
4、set容器在通过key访问单个元素时通常比unordered_set容器慢，但set迭代到的序列是有序的。
5、set通常以平衡二叉搜索树的形式实现。
set的接口
1、插入insert
对于set的insert，第一个（single element）和第三个（range）版本的插入最常用，而中间的第二个（with hint）版本不是很常用，这个接口并不是在指定位置插入，而是在插入时提供一个接近最终插入的位置的迭代器，对插入元素时的效率进行优化，但这种优化效果并不总是显著的，因为用户提示不好，则会忽略用户的提示从头开始搜索插入位置进行插入，且红黑树的平衡性会影响搜索提示时的效率。
注意到第一个（single element）版本的insert的返回值不是指向新插入位置的迭代器，而是pair<iterator,bool>类型。因为set中的元素都是唯一的，set不允许插入已经存在的元素，若插入的元素存在时，则插入失败，将返回一个pair<iterator,bool>的对象，其first成员为指向set中现有元素位置的迭代器，second成员bool值为false表示插入失败；若插入的元素不存在，其first成员为指向新插入元素位置的迭代器，second成员bool值为true，表示插入成功。
代码例子：
#include <iostream>
#include <set>
using namespace std;
int main()
{
set<int> s;
int arr[] = { 2,3,5,6,7,1,2,0,5};
//将arr的元素依次插入到s中
for (auto e : arr)
{
auto ret = s.insert(e);
if (ret.second == false)//插入失败
{
cout << *(ret.first) << "已存在，插入失败。" << endl;
}
}
//打印s的元素
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
return 0;
}运行结果：
2已存在，插入失败。
5已存在，插入失败。
0 1 2 3 5 6 7
2、查找并计数count
这个函数的功能是在容器中搜索与val相等的元素，并返回匹配次数。因为每个元素在set中都是唯一的，所以返回值只能为0和1。如果只想查找某个元素在不在set容器内，可以考虑不使用find函数而使用count函数，如果返回值为1，那么存在，为0则不存在。
代码例子：
int main()
{
set<int> s;
int arr[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
for (auto e : arr)
{
s.insert(e);
}
//查找某个值在不在s中
int x;
//方法1：使用find函数
cin >> x;
auto it = s.find(x);
if (it != s.end())
cout << *it << "存在!" << endl;
else
cout << x << "不存在" << endl;
cout << endl;
//方法2，使用count函数
cin >> x;
if (s.count(x))
cout << x << "存在" << endl;
else
cout << x << "不存在" << endl;
return 0;
}3、lower_bound和upper_bound
lower_bound：得到下界
指定一个值x，返回一个迭代器，该迭代器指向容器中的第一个满足条件的元素，条件是该元素大于或等于x。如果使用默认比较类型 （less） 实例化 set 类，则该函数将返回一个迭代器，该迭代器指向的值不小于x。
upper_bound：得到上界
指定一个值y，返回一个迭代器，该迭代器指向容器中的第一个满足条件的元素，条件是该元素大于y。如果使用默认比较类型 （less） 实例化 set 类，则该函数将返回一个迭代器，该迭代器指向的值大于y。
通过上面两个函数可以获得到两个迭代器，当x < y 时，这两个迭代器维护一个区间，区间范围是[x,y)，左闭右开，可以用于删除指定范围的子序列。
代码例子：
int main()
{
std::set<int> myset;
std::set<int>::iterator itlow, itup;
for (int i = 1; i < 10; i++) myset.insert(i * 10); // 10 20 30 40 50 60 70 80 90
//删除区间位于 [25,65) 的元素
itlow = myset.lower_bound(25); //找到第一个大于等于25的元素，这里是30
itup = myset.upper_bound(65); //找到第一个大于65的元素，这里是70
//删除对应迭代器区间的元素[itlow,itup)
myset.erase(itlow, itup); // 10 20 70 80 90
std::cout << "myset contains:";
for (std::set<int>::iterator it = myset.begin(); it != myset.end(); ++it)
std::cout << ' ' << *it;
std::cout << '\n';
return 0;
}运行结果：
myset contains: 10 20 70 80 90
4、equal_range
功能：指定一个值val，返回一对迭代器，该迭代器维护着一段区间，该区间内的元素的值都为相同，为val。由于set的元素是唯一的，所以该区间内最多只能有一个元素。若val值不存在，两个迭代器都指向位于val之后的第一个元素。
代码例子：
int main()
{
std::set<int> myset;
for (int i = 1; i <= 5; i++) myset.insert(i * 10); // myset: 10 20 30 40 50
std::pair<std::set<int>::const_iterator, std::set<int>::const_iterator> ret;
ret = myset.equal_range(30);
std::cout << "the lower bound points to: " << *ret.first << '\n';
std::cout << "the upper bound points to: " << *ret.second << '\n';
return 0;
}运行结果：
the lower bound points to: 30
the upper bound points to: 40
（二）multiset
multiset - C++ Reference (cplusplus.com)https://legacy.cplusplus.com/reference/set/multiset/ multiset功能和set相似，但是multiset允许元素有冗余，可以存储多个相同的元素，而set里的每个元素都是唯一的。这里直接介绍multiset和set使用上的不同。
1、insert
因为multise允许有重复的数据，所以用insert插入数据时不会存在插入失败的情况，其返回值不是pair<iterator,bool>类型，而直接就是iterator类型。
2、erase
如果通过erase删除值为value的元素，那么在容器中所有与value相等的元素都会被删除。
代码例子：
int main()
{
multiset<int> myMultiset;
int arr[] = { 10,10,20,20,20,30,40,50,60 };
for (auto e : arr)
{
myMultiset.insert(e);
}
for (auto e : myMultiset)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
cout << "删除20" << endl;
myMultiset.erase(20);
for (auto e : myMultiset)
{
cout << e << " ";
}
return 0;
}运行结果：
10 10 20 20 20 30 40 50 60
删除20
10 10 30 40 50 60
3、count
由于元素在multise中不再唯一，count的返回值是大于等于0的。
int main()
{
multiset<int> myMultiset;
int arr[] = { 10,10,20,20,20,30,40,50,60 };
for (auto e : arr)
{
myMultiset.insert(e);
}
for (auto e : myMultiset)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
cout << "20出现了" << myMultiset.count(20) << "次" << endl;
return 0;
}运行结果：
10 10 20 20 20 30 40 50 60
20出现了3次
4、lower_bound和upper_bound
功能和上面介绍的set的lower_bound和upper_bound一样，不过lower_bound和upper_bound在multiset用得更多一些。
代码例子：
int main()
{
multiset<int> myMultiset;
int arr[] = { 10,10,20,20,20,30,40,50,60,60,60,70,80,90,100};
//插入数据
for (auto e : arr)
{
myMultiset.insert(e);
}
//打印
for (auto e : myMultiset)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
//删除区间位于 [25,65) 的元素
auto itlow = myMultiset.lower_bound(25); //找到第一个大于等于25的元素，这里是30
auto itup = myMultiset.upper_bound(65); //找到第一个大于65的元素，这里是70
myMultiset.erase(itlow, itup);
for (auto e : myMultiset)
{
cout << e << " ";
}
return 0;
}运行结果：
10 10 20 20 20 30 40 50 60 60 60 70 80 90 100
10 10 20 20 20 70 80 90 100
5、equal_range
功能和上面介绍的set的equal_range一样，不过equal_range在multiset用得更多一些，可以得到一个迭代器区间，该区间内的元素都和指定key相同。
代码例子：
int main()
{
multiset<int> myMultiset;
int arr[] = { 10,10,20,20,20,30,40,50,60,60,60,70,80,90,100 };
//插入数据
for (auto e : arr)
{
myMultiset.insert(e);
}
//打印
for (auto e : myMultiset)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
//得到重复元素60的迭代器区间
pair<multiset<int>::iterator, multiset<int>::iterator> ret = myMultiset.equal_range(60);
//删除
myMultiset.erase(ret.first, ret.second);
//打印
for (auto e : myMultiset)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}运行结果：
10 10 20 20 20 30 40 50 60 60 60 70 80 90 100
10 10 20 20 20 30 40 50 70 80 90 100
三、map和multimap
（一）map
map - C++ Reference (cplusplus.com)https://legacy.cplusplus.com/reference/map/map/
map的简介
模板类型
template <
class Key, // map::key_type
class T, // map::mapped_type
class Compare = less<Key>, // map::key_compare
class Alloc = allocator<pair<const Key,T> > // map::allocator_type
>
key：键key的类型。
T：映射值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：空间配置器
1、map是一种关联容器，用于存储由键key和映射值value组合而成的元素,按照特定顺序存储。
2、在map中，键值通常用于对元素进行排序和唯一标识，而映射值存储与此键相关的内容。键和映射值的类型可以不同，键和映射值在成员中用一个value_type类型的变量组合在一起，value_type是将两者组合在一起的pair类型:typedef pair<const Key, T> value_type;
3、在内部，映射中的元素总是按照其内部比较对象(类型为Compare)所指示的特定严格弱排序标准的键进行排序。
4、map容器在通过键key访问单个元素时通常比unordered_map容器慢，但map迭代到的序列是有序的。
5、map中的映射值value可以使用括号操作符((operator[])通过对应的键key直接访问到。
6、map通常以二叉搜索树的形式实现。
map的接口
1、插入insert
map存储的元素类型是pair<K,V>类型，插入元素时需要传入pair<K,V>类型的对象进行插入。
插入例子：
void test1()
{
//英汉词典
map<string, string> dict;
//插入方法1:实例化pair对象插入
pair<string, string> kv1("abandon", "v.放弃");
dict.insert(kv1);
//插入方法2:构造函数生成匿名对象
dict.insert(pair<string, string>("ability", "n. 能力； 才能"));
//插入方法3：使用make_pair函数返回pair类型变量
dict.insert(make_pair("able", "a. 能够；有能力的"));
//插入方法4：多参数构造函数的类型转换
pair<string, string> kv2 = { "abnormal"," a. 不正常的" };
dict.insert(kv2);
dict.insert({ "abnormal"," a. 不正常的" });
//插入方法5: 初始化列表initializer_list + 多参数构造函数的类型转换
initializer_list<pair<const string, string>> l = { {"aboard","ad.在船、飞机上"} ,{"abolish","v.废除"},{"about","ad. 大约；到处；四处"} };
dict.insert(l);
dict.insert({ {"aboard","ad.在船、飞机上"} ,{"abolish","v.废除"},{"about","ad. 大约；到处；四处"} });
//打印词库
for (auto& e : dict)
{
cout << e.first << " -> " << e.second << endl;
}
}
void test2()
{
//插入方法5: 初始化列表initializer_list + 多参数构造函数的类型转换
//一步到位
//英汉词典
map<string, string> dict = { {"abandon", "v.放弃"},
{"ability", "n. 能力； 才能"},
{"abnormal"," a. 不正常的"},
{"aboard","ad.在船、飞机上"},
{"abolish","v.废除"},
{"about","ad. 大约；到处；四处"}
};
//打印词库
for (auto& e : dict)
{
cout << e.first << " -> " << e.second << endl;
}
}
int main()
{
test1();
cout << endl;
test2();
return 0;
}运行结果：
abandon -> v.放弃
ability -> n. 能力； 才能
able -> a. 能够；有能力的
abnormal -> a. 不正常的
aboard -> ad.在船、飞机上
abolish -> v.废除
about -> ad. 大约；到处；四处abandon -> v.放弃
ability -> n. 能力； 才能
abnormal -> a. 不正常的
aboard -> ad.在船、飞机上
abolish -> v.废除
about -> ad. 大约；到处；四处
2、下标访问operator[]和at
功能：使map可以像数组通过下标访问到数据一样，通过对应的键key访问到其对应映射的值value。
如果key与容器中元素的键匹配，则该函数将返回对其映射值的引用。
如果key与容器中任何元素的键不匹配，则该函数将插入一个该键的新元素，并返回对其映射值的引用。请注意， 本操作会让容器大小增加 1，即使没有为该元素分配映射值来初始化（该新元素会在构造时使用映射值类型的默认构造进行初始化），
功能：和operator[]功能类似，通过键key访问其映射值，返回key对应的映射值的引用。但是，如果键key不存在，则会抛异常。
代码例子：
int main()
{
//统计选民的投票次数
string arr[] = { "张三","李四","张三","李四","王某","王某","李四","李四","王某" };
//键：名字 映射值：投票次数
map<string, int> count;
//计数
for (auto& e : arr)
{
//通过名字索引对应的投票次数并加一，代表投票次数加一
//如果该名字不在count里，则用该名字作为key新插入一个元素，其映射值使用的是int内置类型的默认构造，其值为0
count[e]++;
}
//打印选民和对应的投票次数
for (auto e : count)
{
cout << e.first << " -> " << e.second << endl;
}
return 0;
}运行结果：
李四 -> 4
王某 -> 3
张三 -> 2
3、其他接口
map的count、lower_bound、upper_bound以及equal_range的功能和set的是一样的，其功能在set部分已经着重介绍过了，这里不再赘述。
（二）、multimap
multimap和map功能类似，这里也不再赘述。需要注意的是multimap允许元素冗余，容器中可以存在多个相同key的元素，并且multimap中没有重载operator[]和at操作，因为multimap中可以有多个相同的key对应不同的映射值，使用operator[]的话返回值的类型应该是一个引用映射值的数组，这样的话会使内存更加复杂化，如果需要得到所有相同key的元素，可以通过equal_range得到这个集合的迭代器区间，这样更加简洁。
