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1. 关联式容器
2. 键值对
3. 树形结构的关联式容器
3.1 set
3.1.1 set的介绍
3.1.2 set的使用
3.2 map
3.2.1 map的介绍
3.2.2 map的使用
3.3 multiset
3.3.1 multiset的介绍
3.3.2 multiset的使用
3.4 multimap
3.4.1 multimap的介绍
3.4.2 multimap的使用…目录
1. 关联式容器
2. 键值对
3. 树形结构的关联式容器
3.1 set
3.1.1 set的介绍
3.1.2 set的使用
3.2 map
3.2.1 map的介绍
3.2.2 map的使用
3.3 multiset
3.3.1 multiset的介绍
3.3.2 multiset的使用
3.4 multimap
3.4.1 multimap的介绍
3.4.2 multimap的使用 1. 关联式容器
在之前文章中我们已经接触过STL中的部分容器比如vector、list、deque、forward_list(C11)等这些容器统称为序列式容器因为其底层为线性序列的数据结构里面存储的是元素本身。那什么是关联式容器它与序列式容器有什么区别
关联式容器也是用来存储数据的与序列式容器不同的是其里面存储的是key, value结构的键值对在数据检索时比序列式容器效率更高。
2. 键值对
用来表示具有一一对应关系的一种结构该结构中一般只包含两个成员变量key和valuekey代表键值value表示与key对应的信息。比如现在要建立一个英汉互译的字典那该字典中必然有英文单词与其对应的中文含义而且英文单词与其中文含义是一一对应的关系即通过该应该单词在词典中就可以找到与其对应的中文含义。
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(a), second(b){}
};
这个类我们下面会经常用到。 下面这个接口也会用到会帮我们创建 pair 键值对。
//make_pair 会自动推出类型templateclass T1,class T2pairT1, T2 make_pair(T1 x, T2 y){return pairT1, T2(x, y);}
3. 树形结构的关联式容器
根据应用场景的不桶STL总共实现了两种不同结构的管理式容器树型结构与哈希结构。本篇文章讲解一下树形结构哈希结构我们后面文章会讲。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搜索树(即红黑树)作为其底层结果容器中的元素是一个有序的序列。下面一依次介绍每一个容器。
3.1 set
3.1.1 set的介绍
set文档介绍
翻译
set是按照一定次序存储元素的容器在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。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。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。set在底层是用二叉搜索树(红黑树)实现的。
注意
与map/multimap不同map/multimap中存储的是真正的键值对key, valueset中只放value但在底层实际存放的是由value, value构成的键值对。set中插入元素时只需要插入value即可不需要构造键值对。set中的元素不可以重复(因此可以使用set进行去重)。使用set的迭代器遍历set中的元素可以得到有序序列set中的元素默认按照小于来比较set中查找某个元素时间复杂度为$log_2 n$set中的元素不允许修改因为修改会就可能不再是一个二叉搜索树了。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value, value的键值对。Compareset中元素默认按照小于来比较Allocset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setset (InputIterator first, InputIterator last, const Compare comp Compare(), const Allocator Allocator() );用[first, last)区间中的元素构造setset ( const setKey,Compare,Allocator x);set的拷贝构造
3. set的迭代器
函数声明()函数介绍iterator begin()返回set中起始位置元素的迭代器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endreverse_iterator rend()返回set最后一个元素下一个位置的反向迭代器即beginconst_reverse_iterator crbegin() const返回set第一个元素的反向const迭代器即cendconst_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cbegin
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truesize_type size() const返回set中有效元素的个数
5. set的修改操作
函数声明功能介绍 pairiterator,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为什么这样返回我们后面会讲到 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 ( setKey,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. set的举例使用
void test1()
{//查找在不在//排序去重setint s;//底层红黑树是二叉搜索树s.insert(5);s.insert(2);s.insert(6);s.insert(1);s.insert(2);//二叉搜索树不能有相同的值已经有的不再插入返回pairiterator,boolauto ret1 s.insert(6);cout ret1.second endl;pairsetint::iterator, bool ret2 s.insert(6);cout ret1.second endl;setint::iterator it s.begin();//中序遍历while (it ! s.end()){//*it 10;set不支持修改cout *it ;it;}cout endl;s.erase(2);//直接删除//迭代器删除setint::iterator it1 s.find(3);//找不到返回s.end()if (it1 ! s.end()){s.erase(it1);//s.erase(s.end())程序会崩溃//迭代器删除成功后会返回1 size_type 即 size_t//失败返回0}if (s.count(3))//返回val的个数0表示没有{cout 3存在 endl;}else{cout 3不在 endl;}//支持迭代器就支持范围forfor (auto x : s){cout x ;}cout endl;
}void test2()
{setint myset;setint::iterator itlow, itup;for (int i 1; i 10; i){myset.insert(i*10);}//10 20 30 40 50 60 70 80 90//可以去官方文档中查看下面函数的定义//itlow myset.lower_bound(30);itlow myset.lower_bound(25);//返回大于等于val值位置的迭代器//itup myset.upper_bound(60);//迭代器区间左闭右开返回的是70的位置itup myset.upper_bound(65);//返回大于val值位置的迭代器还是返回70的位置myset.erase(itlow, itup);//删除迭代器区间for (auto x : myset){cout x ;//10 20 80 90}cout endl;
}void test3()
{setint myset;setint::iterator itlow, itup;for (int i 1; i 5; i){myset.insert(i * 10);}pairsetint::iterator, setint::iterator ret;//ret myset.equal_range(30);//[30,40ret myset.equal_range(35);//[40,40cout the lower bound points to: *ret.first endl;// valcout the upper bound points to: *ret.second endl;// val} 3.2 map
3.2.1 map的介绍
map的文档简介
翻译
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。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pairtypedef pairconst key, T value_type;在内部map中的元素总是按照键值key进行比较排序的。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)。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。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))。
3.2.2 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falsesize_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
问题当key不在map中时通过operator获取对应value时会发生什么问题 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valueat()函数直接抛异常。
这里就可以理解为什么insert返回pairiterator,boolbool返回是否插入成功然后利用第一个返回值可以确定插入或查找到元素的位置然后可以读取这个位置的value.
5. map元素的修改
函数声明功能简介pairiterator,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 ( mapKey,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endconst_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cendsize_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.使用示例
void test5()
{mapstring, string dict;dict.insert(pairstring, string(sort, 排序));//pair 匿名对象dict.insert(pairstring, string(insert, 插入));dict.insert(pairconst char*, const char*(left, 左边));//Insert的参数是size_type 类型 匿名对象调用构造函数变成 size_type 类型//会将char*转换为stirng类型dict.insert(make_pair(right, 右边));//推荐这种写法string s1(xxxx), s2(yyyy);dict.insert(make_pair(s1, s2));//make_pair 会自动推出类型//templateclass T1,class T2//pairT1, T2 make_pair(T1 x, T2 y)//{// return pairT1, T2(x, y);//}mapstring, string::iterator it dict.begin();while (it ! dict.end()){cout (*it).first : (*it).second endl;cout it.operator-()-first : it-second endl;//it.operator-() 返回pair类型的指针it;}for (auto x : dict){//x.frist x;x.second x;//second 能修改frist不能修改cout x.first : x.second endl;}dict[erase];//插入返回pair的second的引用cout dict[erase] endl;//查找dict[erase] 删除; //修改cout dict[erase] endl;dict[test] 测试;//插入修改dict[left] 左边剩余;//修改}//统计个数
void test6()
{string arr[] { 香蕉,苹果,香蕉,葡萄,苹果,香蕉,葡萄,西瓜,苹果,橘子,橘子,葡萄,苹果,香蕉,梨,苹果,香蕉,橘子 };mapstring, int countMap;for (auto x : arr){/* mapstring, int::iterator it countMap.find(x);if (it ! countMap.end()){it-second;}else{countMap.insert(make_pair(x, 1));}*/countMap[x];//给一个key返回一个value的引用// multimap不支持[]}for (auto x : countMap){cout x.first : x.second endl;}
} 3.3 multiset
3.3.1 multiset的介绍
multiset文章介绍
翻译
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。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keykey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。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。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。multiset底层结构为二叉搜索树(红黑树)。
注意 multiset中再底层中存储的是value, value的键值对mtltiset的插入接口中只需要插入即可与set的区别是multiset中的元素可以重复set是中value是唯一的使用迭代器对multiset中的元素进行遍历可以得到有序的序列multiset中的元素不能修改在multiset中找某个元素时间复杂度为$O(log_2 N)$multiset的作用可以对元素进行排序
3.3.2 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相同同学们可参考set。
void test4()
{//排序//比根大放左边和右边都一样multisetint s;//书中可以有相同的值s.insert(5);s.insert(2);s.insert(6);s.insert(6);s.insert(1);s.insert(2);s.insert(2);multisetint::iterator it s.begin();//中序遍历while (it ! s.end()){cout *it ;it;}cout endl;for (auto x : s){cout x ;}cout endl;//如果有多个相同的值find返回中序的第一个valit s.find(2);//返回哪一个2while (it ! s.end())//返回中序的第一个2{ cout *it ;it;}cout endl;cout 1的个数: s.count(1) endl;//这个接口对set意义不大pairmultisetint::iterator, multisetint::iterator ret;ret s.equal_range(2);//这个接口对于set意义不大//[2,2)//s.erase(ret.first, ret.second);//删除相等的值size_t num s.erase(2);//也可以删除全部的2cout 删除2的个数: num endl;//返回删除的几个值可以理解为什么返回的是size_t 而不是boolfor (auto x : s){cout x ;}cout endl;
}3.4 multimap
3.4.1 multimap的介绍
multimap文档介绍
翻译
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key,value其中多个键值对之间的key是可以重复的。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 pairconst Key, T value_type;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。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。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。
3.4.2 multimap的使用
multimap中的接口可以参考map功能都是类似的。
注意
multimap中的key是可以重复的。multimap中的元素默认将key按照小于来比较multimap中没有重载operator[]操作因为会有多个相同的key。使用时与map包含的头文件相同。
void test7()
{multimapstring, string dict;//允许键值冗余dict.insert(make_pair(left, 左边));dict.insert(make_pair(left, 剩余));//map不会修改for (auto x : dict){cout x.first : x.second endl;}}
本篇结束
