关联式容器
在初阶阶段，我们已经接触过STL中的部分容器，比如：vector、list、deque、
forward_list(C++11)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
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 value ， key 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。
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。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
set
1. set是按照一定次序存储元素的容器
2. 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。
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<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：
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
set的使用
set 的构造
| 函数声明 | 功能介绍 |
| 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() ); | 用 [first, last) 区 间中的元素构造 set |
| set ( const set<Key,Compare,Allocator>& x); | set 的拷贝构造 |
set 的迭代器
| 函数声明 | 功能介绍 |
| 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 end |
| reverse_iterator rend() | 返回 set 最后一个元素下一个位置的反向迭代器， 即 begin |
| 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 迭 代器，即 cbegin |
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 true |
| size_type size() const | 返回 set 中有效元素的个数 |
set 修改操作
| 函数声明 | 功能介绍 |
| pair<iterator,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> |
| 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 ( set<Key,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 |
补充:
lower_bound
iterator lower_bound (const value_type& val);
const_iterator lower_bound (const value_type& val) const;
该函数将返回一个指向不小于val的第一个元素的迭代器
upper_bound
iterator upper_bound (const value_type& val);
const_iterator upper_bound (const value_type& val) const; 该函数将返回一个指向大于val的第一个元素的迭代器
multiset
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. 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 <value, value> 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
7. multiset 的作用：可以对元素进行排序
#include <set>
void TestSet()
{int array[] = { 2, 1, 3, 9, 6, 0, 5, 8, 4, 7 };// 注意：multiset在底层实际存储的是<int, int>的键值对multiset<int> s(array, array + sizeof(array)/sizeof(array[0]));for (auto& e : s)cout << e << " ";cout << endl;return 0;
}
map
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))。
map的使用
| 函数声明 | 功能介绍 |
| map() | 构造一个空的 map |
| map(const map &x) | 拷贝构造 |
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 |
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 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 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value ， at() 函数直接抛异常 。
//pair<K,V>
V& operator[](const K& key)
{// 不管插入成功还是失败，pair中iterator始终指向key所在节点的iteratorpair<iterator, bool> ret = insert(make_pair(key, V()));iterator it = ret.fisrt;return it->second;
}key存在，插入失败 返回 --> pair<存在的key所在节点的迭代器，false>key不存在，插入成功 返回 --> pair<新插入key所在节点的迭代器，true>
string arr[] = { "苹果", "西瓜", "苹果", "西瓜", "苹果", "苹果", "西瓜",
"苹果", "香蕉", "苹果", "香蕉","苹果","草莓", "苹果","草莓" };map<string, int> countMap;for (auto& e : arr){countMap[e]++;//auto it = countMap.find(e);//if (it != countMap.end())//{// it->second++;//}//else//{// //const pair<string, int>& val = { e, 1 };// countMap.insert({ e, 1 });//}}for (auto& kv : countMap){cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;}cout << endl; map 中元素的修改
| 函数声明 | 功能简介 |
| pair<iterator,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 ( map<Key,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 end |
| const_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 cend |
| size_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 |
map<string, string> dict;pair<string, string> kv1("sort", "排序");dict.insert(kv1);dict.insert(pair<string, string>("left", "左边"));dict.insert(make_pair("right", "右边"));dict.insert(make_pair("right", "xxxx"));// 隐式类型转换//pair<string, string> kv2 = { "string", "字符串" };dict.insert({ "string", "字符串" });//map<string, string>::iterator it = dict.begin();auto it = dict.begin();while (it != dict.end()){// iterator key不能修改 value可以修改// const_iterator key不能修改 value不能修改//it->first += 'x';it->second += 'x';//cout << (*it).first << ":" << (*it).second << endl;cout << it->first << ":" << it->second << endl;//cout << it.operator->()->first << ":" << it.operator->()->second << endl;++it;}cout << endl;for (auto& kv : dict){//auto& [x, y] = kv;cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;}cout << endl;/*for (auto& [x, y] : dict){cout << x << ":" << y << endl;}cout << endl;*///map<string, string> dict2 = { {"string", "字符串"}, {"left", "左边"},{"right", "右边"} };map<string, string> dict2 = { kv1, {"left", "左边"},{"right", "右边"} };#include <string>
#include <map>
void TestMap()
{map<string, string> m;// 向map中插入元素的方式：// 将键值对<"peach","桃子">插入map中，用pair直接来构造键值对m.insert(pair<string, string>("peach", "桃子"));// 将键值对<"peach","桃子">插入map中，用make_pair函数来构造键值对m.insert(make_pair("banan", "香蕉"));// 借用operator[]向map中插入元素/*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*/// 将<"apple", "">插入map中，插入成功，返回value的引用，将“苹果”赋值给该引用结果，m["apple"] = "苹果";// key不存在时抛异常
//m.at("waterme") = "水蜜桃";cout << m.size() << endl;// 用迭代器去遍历map中的元素，可以得到一个按照key排序的序列for (auto& e : m)cout << e.first << "--->" << e.second << endl;cout << endl;// map中的键值对key一定是唯一的，如果key存在将插入失败auto ret = m.insert(make_pair("peach", "桃色"));if (ret.second)cout << "<peach, 桃色>不在map中, 已经插入" << endl;elsecout << "键值为peach的元素已经存在：" << ret.first->first << "--->"
<< ret.first->second <<" 插入失败"<< endl;// 删除key为"apple"的元素m.erase("apple");if (1 == m.count("apple"))cout << "apple还在" << endl;elsecout << "apple被吃了" << endl;
}【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。
multimap
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<key,value>，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<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和map的唯一不同就是：map中的key是唯一的，而multimap中key是可以
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- 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
- 使用时与map包含的头文件相同
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