C++_set和map的学习

news/2024/10/19 1:28:17/

1. 关联式容器

STL中的容器有序列式容器和关联式容器
其中 vector list deque forward_list(C++11)就是序列式容器, 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
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 value key 表键值, value 表示与 key对应的信息,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){}
};

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

4. set

4.1 set的介绍

概念:
1. set 是按照一定次序存储元素的容器
2. 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. 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: log2(n)

4.2 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
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() );
[first, last) 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
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end
reverse_iterator rend()
返回 set 最后一个元素下一个位置的反向迭代器, 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 代器,即 crbegin
4. set的容量
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
pair<iterator,bool> insert ( const value_type& x )
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 set 中已经 存在,返回 <x set 中的位置, false>
void erase ( iterator position )
删除 set 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 [first, last) 区间中的元素
void swap (
set<Key,Compare,Allocator>&
st );
交换 set 中的元素
void clear ( )
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(1/0)

5. map

5.1 map的介绍

概念:
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. 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 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 ))
注意:
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log2(n)
6. 支持 [] 操作符, operator[] 中实际进行插入查找

5.2 map的使用

1. map的模板参数

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
map()
构造一个空的 map
3. map的迭代器
begin() end()
begin: 首元素的位置, end 最后一个元素的下一个位置
cbegin() cend()
begin end 意义相同,但 cbegin cend 所指向的元素不 能修改
rbegin() rend()
反向迭代器, rbegin end 位置, rend begin 位置,其
++ -- 操作与 begin end 操作移动相反
crbegin() crend()
rbegin rend 位置相同,操作相同,但 crbegin crend 指向的元素不能修改
4. map的容量与元素访问
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
operator[]的原理是:
         用<key, T()>构造一个键值对,然后调用insert()函数将该键值对插入到map中
         如果key已经存在,插入失败,insert函数返回该key所在位置的迭代器
         如果key不存在,插入成功,insert函数返回新插入元素所在位置的迭代器
         operator[]函数最后将insert返回值键值对中的value返回
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: key 不存在时, operator[] 用默认 value 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
pair<iterator,bool> insert (
const value_type& x )
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 ( )
map 中的元素清空
iterator find ( const key_type& x
)
map 中插入 key 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
map 中插入 key 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 x 的键值在 map 中的个数,注意 map 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

6. multiset

6.1 multiset的介绍

概念:
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
2. 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 ) ,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. set 的区别是, multiset 中的元素可以重复 set 是中 value 唯一
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. multiset中找某个元素,时间复杂度为og2(n)
7. multiset 的作用:可以对元素进行排序

7. multimap

7.1 multimap的介绍

概念:
1. Multimaps 是关联式容器,它按照特定的顺序,存储由 key 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
2. multimap 中,通常按照 key 排序和惟一地标识元素,映射的 value 存储与 key 关联的内容。key 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 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 map 的唯一不同就是: map 中的 key 是唯一的,而 multimap key 是可以 重复的

http://www.ppmy.cn/news/1450413.html

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