面向对象程序设计——mapの简析

news2024/12/25 15:00:25

1.map的定义

Key就是map底层关键字的类型，T是map底层value的类型，set默认要求Key⽀持⼩于⽐较，如果不⽀持或者需要的话可以⾃⾏实现仿函数传给第⼆个模版参数，map底层存储数据的 内存是从空间配置器申请的。⼀般情况下，我们都不需要传后两个模版参数。map底层是⽤红⿊树实现，增删查改效率是O(logN) ，迭代器遍历是⾛的中序，所以是按key有序顺序遍历的

1.1map的构造

显式实例化直接构造 

//map
int main()
{
	//显式定义
	map<string, string> dict;
	pair<string, string> key("first", "第一个");
	dict.insert(key);

	return 0;
}

匿名对象构造 

//map
int main()
{
	//显式定义
	map<string, string> dict;
	pair<string, string> key("first", "第一个");
	dict.insert(key);

	//匿名对象
	dict.insert(pair<string, string>("second", "第二个"));

	return 0;
}

 函数模版构造

//map
int main()
{
	//显式定义
	map<string, string> dict;
	pair<string, string> key("first", "第一个");
	dict.insert(key);

	//匿名对象
	dict.insert(pair<string, string>("second", "第二个"));

	//make_pair函数模版直接插入
	dict.insert(make_pair("sort", "排序"));

	return 0;
}

 多参数类型转换

//map
int main()
{
	//显式定义
	map<string, string> dict;
	pair<string, string> key("first", "第一个");
	dict.insert(key);

	//匿名对象
	dict.insert(pair<string, string>("second", "第二个"));

	//make_pair函数模版直接插入
	dict.insert(make_pair("sort", "排序"));

	//C++11支持多参数类型转换
	dict.insert({ "hello","泥嚎" });
	//key相同的情况下,value不相等不会更新,而且key不可以被修改而value可以
	dict.insert({ "hello","泥嚎xixixixixi" });

	//遍历,这里需要显式打印key与value,因为他们是公有的
	//map<string, string>::iterator it = dict.begin();
	auto it = dict.begin();
	while (it != dict.end())
	{
		//使用.访问
		//cout << (*it).first << ":" << (*it).second << endl;
		
		//使用->访问结构体,这里实际上就是重载了一个->
		//cout << it.operator->()->first << ":" << it.operator->()->second << endl;
		cout << it->first << ":" << it->second << endl;
		++it;
	}

	return 0;
}

 小tips:

1.在map中有一个pair存储key与value，后面我们使用的first就是key，second就是value

2.当新插入一个数据与原来某个数据相同时，如果key相同value不同的情况下，该数据不会更新，且key不可以被修改而value可以被修改

3.通常使用迭代器遍历map时需要显式的使用.或者->访问pair中的first与second，不能直接解引用

2.pair

map底层的红⿊树节点中的数据，使⽤pair存储键值对数据 

pair的代码解释 

typedef pair<const Key, T> value_type;
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)
   {}
 
   template<class U, class V> 
   pair (const pair<U,V>& pr): first(pr.first), second(pr.second)
   {}
};
template <class T1,class T2>
inline pair<T1,T2> make_pair (T1 x, T2 y)
{
 return ( pair<T1,T2>(x,y) );
}

3.map的增删查 

 3.1插入 

insert插⼊⼀个pair<key, T>对象 
1、如果key已经在map中，插⼊失败，则返回⼀个pair<iterator,bool>对象，返回pair对象
first是key所在结点的迭代器，second是false 
2、如果key不在在map中，插⼊成功，则返回⼀个pair<iterator,bool>对象，返回pair对象
first是新插⼊key所在结点的迭代器，second是true 
也就是说⽆论插⼊成功还是失败，返回pair<iterator,bool>对象的first都会指向key所在的迭
代器 
那么也就意味着insert插⼊失败时充当了查找的功能，正是因为这⼀点，insert可以⽤来实现
operator[]
需要注意的是这⾥有两个pair，不要混淆了，⼀个是map底层红⿊树节点中存的pair<key, T>，另
⼀个是insert返回值pair<iterator,bool>

这里我们只介绍最常用并且较为重要的一种插入，即在插入后会返回一个pair，注意这里的pair与map底层的pair不同，若插入成功就会返回pair<插入后的key的迭代器，true>，插入失败就返回pair<原来就存在相同key的迭代器，false>，这对后面的operator[]有很大作用

//单个数据插⼊，如果已经key存在则插⼊失败,key存在相等value不相等也会插⼊失败 
pair<iterator, bool> insert(const value_type& val);
//列表插⼊，已经在容器中存在的值不会插⼊ 
void insert(initializer_list<value_type> il);
//迭代器区间插⼊，已经在容器中存在的值不会插⼊ 
template <class InputIterator>
void insert(InputIterator first, InputIterator last);
//插入
int main()
{
	map<int, string> mymap;
	//1.单个数据插⼊，如果已经key存在则插⼊失败,key存在相等value不相等也会插⼊失败 
    //pair<iterator, bool> insert(const value_type& val);
	mymap.insert({ 1, "first" });
	mymap.insert({ 1,"first_change" });
	auto it = mymap.begin();
	while (it != mymap.end())
	{
		cout << it->first << ":" << it->second << endl;
		it++;
	}

	return 0;
}

 3.2删除

// 删除⼀个迭代器位置的值 
iterator erase (const_iterator position);
// 删除k，k存在返回0，存在返回1 
size_type erase (const key_type& k);
// 删除⼀段迭代器区间的值 
iterator erase (const_iterator first, const_iterator last);

//删除
int main()
{
	map<int, string> mymap;
	mymap.insert({ 1, "first" });
	mymap.insert({ 2,"second" });
	mymap.insert({ 3,"three" });
	mymap.insert({ 4,"four" });
	mymap.insert({ 5,"five" });
	auto it1 = mymap.begin();
	while (it1 != mymap.end())
	{
		cout << it1->first << ":" << it1->second << " ";
		it1++;
	}
	cout << endl;
    //迭代器删除
	mymap.erase(mymap.begin());
	auto it2 = mymap.begin();
	while (it2 != mymap.end())
	{
		cout << it2->first << ":" << it2->second << " ";
		it2++;
	}
	cout << endl;
    //删除指定的key所对应的pair
	mymap.erase(4);
	auto it3 = mymap.begin();
	while (it3 != mymap.end())
	{
		cout << it3->first << ":" << it3->second << " ";
		it3++;
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

 3.3查找 

//查找k，返回k所在的迭代器，没有找到返回end() 
iterator find(const key_type& k);
//查找k，返回k的个数 
size_type count(const key_type& k) const;
int main()
{
	//这里使用int()默认初始化为0
	map<string, int> mymap;
	mymap.insert({ "苹果",int() });
	mymap.insert({ "香蕉",int() });
	mymap.insert({ "西瓜",int() });
	mymap.insert({ "菠萝",int() });
	mymap.insert({ "苹果",int() });
	mymap.insert({ "柑橘",int() });
	mymap.insert({ "苹果",int() });
	auto it1 = mymap.begin();
	while (it1 != mymap.end())
	{
		cout << it1->first << ":" << it1->second << " ";
		it1++;
	}
	cout << endl;

	auto it = mymap.find("苹果");
	cout << it->first << ":" << it->second << endl;

	int count = mymap.count("苹果");
	if (count)
	{
		cout << "苹果存在" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "苹果不存在" << endl;
	}

	return 0;
}

4.operatpr[]间接实现增删查改

1、如果k不在map中，insert会插⼊k和mapped_type默认值，同时[]返回结点中存储 mapped_type值的引⽤，那么我们可以通过引⽤修改返映射值。所以[]具备了插⼊+修改功能 

//operator[]
int main()
{
	map<int, string> mymap;
	mymap.insert({ 1,"first" });

	//1.原来的key不存在->插入+修改
	//key不存在->插入{2,""};
	mymap[2];

	//key不存在->插入+修改{3,"third"};
	mymap[3] = "third";

	return 0;
}

2、如果k在map中，insert会插⼊失败，但是insert返回pair对象的first是指向key结点的迭代器，返回值同时[]返回结点中存储mapped_type值的引⽤，所以[]具备了查找+修改的功能 

//operator[]
int main()
{
	map<int, string> mymap;
	mymap.insert({ 1,"first" });

	//2.原来的key存在->查找+修改
	//key存在->查找,但是必须确定要查找的元素一定存在
	cout << mymap[2] << endl;

	//key存在->修改
	mymap[3] = "third_change";
	cout << mymap[3] << endl;

	return 0;
}

5.multimap和map的差异

multimap和map的使⽤基本完全类似，主要区别点在于multimap⽀持关键值key冗余，那么 insert/find/count/erase都围绕着⽀持关键值key冗余有所差异，这⾥跟set和multiset完全⼀样，⽐如 find时，有多个key，返回中序第⼀个。其次就是multimap不⽀持[]，因为⽀持key冗余，[]就只能⽀持插⼊了，不能⽀持修改 

6.实战代码练习

 138.随机链表的复制

思路解析：

本题的难点就是如何深拷贝一个随机链表，随机链表的定义就是每一个节点都有两个指针，一个指针next指向下一个节点，另一个随机指针指向任意节点，难点就是拷贝这两个指针

不过在学习了map后我们可以使用映射拷贝，即首先创建一个新的链表首先拷贝原链表以及next指针，然后将该链表存储在一个map中，使用每个节点本身当做key，random指针当做value，之后处理拷贝而来的新链表中的random指针，使用map中的key做映射，保证random在拷贝后链表中的相对位置与原链表的相同，最后返回拷贝而来的新链表的头结点

/*
// Definition for a Node.
class Node {
public:
    int val;
    Node* next;
    Node* random;
    
    Node(int _val) {
        val = _val;
        next = NULL;
        random = NULL;
    }
};
*/

class Solution {
public:
    Node* copyRandomList(Node* head) 
    {
        map<Node*,Node*> mapNode;
        Node* copyhead = nullptr;
        Node* copytail = nullptr;
        Node* cur = head;

        //拷贝原链表映射到map中并且创建一个新链表拷贝原链表
        while(cur)
        {
            //初始时刻
            if(copytail == nullptr)
            {
                copyhead = copytail = new Node(cur->val);
            }
            else
            {
                //从尾节点开始接入新节点
                copytail->next = new Node(cur->val);
                copytail = copytail->next;
            }
            //映射拷贝到map中
            mapNode[cur] = copytail;
            cur = cur->next;
        }
        
        //处理random指针，copy与cur指针同时运动
        cur = head;
        Node* copy = copyhead;
        while(cur)
        {
            if(cur->random == nullptr)
            {
                copy->random = nullptr;
            }
            else
            {
                //使用映射处理random节点
                copy->random = mapNode[cur->random];
            }
            cur = cur->next;
            copy = copy->next;
        }
        return copyhead;
    }
};

 

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