【C++】map & set

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文章目录

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 multuset 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

我们前面接触过 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 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关系，即通过该英文单词，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 
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

根据应用场景的不同，STL 总共实现了两种不同结构的关联式容器：树形结构与哈希结构。树形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）作为底层结构，容器中的元素是一个有序的序列。下面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，set 中只放 value，但在底层实际存放的是由构成的键值对。
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： l o g 2 n log_2 n log2n。
set 中的元素不允许修改。
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

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。

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& 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 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 迭代器，即 crbegin

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 false
size_type size() const 返回 set 中有效元素的个数

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 false
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 insert ( const value_type& x )	在 set 中插入元素 x，实际插入的时构成的键值对，如果插入成功，返回，如果插入失败，说明 x 在 set 中已经存在，返回
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，返回删除的元素个数
void erase ( iterator first, iterator last )	删除 set 中 [first, last) 区间中的元素
void swap ( set& 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

set 的使用举例

#include 
void TestSet()
{
	// 用数组array中的元素构造set
	int array[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0, 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0 };
	set s(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));
	cout 
	map
	int array[] = { 2, 1, 3, 9, 6, 0, 5, 8, 4, 7, 1, 1, 2, 2, 2 };
	// 注意：multiset在底层实际存储的是

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