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[一. 关联式容器](#一. 关联式容器)
一. 关联式容器
序列式容器:已经接触过STL中的部分容器，比如：vector、list、deque、forward_list(C++11)等，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
二.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
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)
{}
};
三.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：树型结构与哈希结构
树型结构的关联式容器主要有四种：set、multiset、map、multimap
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，容器中的元素是一个有序的序列。下面一依次介绍这四个容器~
1.set
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
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: 仿函数，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
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|---------------------------------------|
| 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 |
默认构造、迭代器区间构造、拷贝构造（深拷贝）:
int main()
{
set<int> s;//默认构造
int arr[] = { 1,2,3,4,5 };
set<int> s1(arr, arr + 5);//区间构造
set<int> s2(s1);//拷贝构造
for (auto e : s1)
cout << e << " ";
cout << endl;
for (auto e : s2)
cout << e << " ";
cout << endl;
}
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() 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
测试代码：
int main()
{
set<int> s;
s.insert(1);
s.insert(2);
s.insert(3);
s.insert(4);
s.insert(5);
s.insert(1);
s.insert(2);
//排序 + 去重
auto it = s.begin();
while (it != s.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
}
默认是升序排的，如果是想要降序的话：使用仿函数 ： less/greater
set的修改操作
下面写一点代码感受一下：
2.multiset
multiset与set的区别 ：multiset中的元素可以重复，而set中是唯一的
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
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)
这里只简单演示set与multiset的不同，其他接口与set相同：
另外，如果有多个值相同，find返回的值是中序的第一个：
3.map
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通常用于排序和唯一 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;）
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)
pair主要的作用是将两个数据组合成一个数据，两个数据可以是同一类型或者不同类型
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，默认按照小于来比较
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)
map的构造
int main()
{
map<int, int> m;
int arr[] = { 1,1,1,2,3,4,5,6 };
for (auto& e : arr)
{
m.insert(make_pair(e, e));
}
map<int, int> m1(m.begin(), m.end());//迭代器区间构造
for (auto& e : m1)
cout << e.first << ":" << e.second << " ";
cout << endl;
map<int, int> m2(m1);//拷贝构造
for (auto& e : m2)
cout << e.first << ":" << e.second << " ";
cout << endl;
}
map的修改
int main()
{
map<string, string> dict;
//匿名对象写法
dict.insert(pair<string, string>("排序", "sort"));
//使用make_pair
dict.insert(make_pair("左边", "left"));//make_pair:函数模板，不需要像pair一样显示声明
//类型，而是通过传参自动推导
//使用 { }
dict.insert({ "右边", "right" });
auto it = dict.begin();
while (it != dict.end())
{
//(*it).first
cout << it->first << ":" << it->second << endl;
++it;
}
cout << endl;
for (auto& e : dict)
{
cout << e.first << ":" << e.second << endl;
}
}
下面用map实现一下 统计次数
第一种：迭代器
int main()
{
//统计水果出现的次数
string arr[] = { "苹果", "西瓜", "香蕉", "草莓", "苹果", "西瓜", "苹果" };
map<string, int> countMap;
for (auto& e : arr)
{
auto it = countMap.find(e);
if (it == countMap.end())
{
countMap.insert(make_pair(e, 1));//不存在就插入，记为1
}
else
{
it->second++;//存在就令次数++
}
}
for (auto& kv : countMap)
{
cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
}
}
第二种：map[]的使用
int main()
{ //统计水果出现的次数
string arr[] = { "苹果", "西瓜", "香蕉", "草莓", "苹果", "西瓜", "苹果" };
map<string, int> countMap;
for (auto& e : arr)
{
countMap[e]++;
}
for (auto& kv : countMap)
{
cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
}
}
[ ]有三个功能 ： 1.插入 2.修改 3.查找
**注意：使用[ ] 时要小心，**如果查找不在的话它会自己插入
4.multimap
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
所以在 multimap里并没有[ ]
- 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
- 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
测试代码如下：
int main()
{
multimap<string, string> dict;
dict.insert(make_pair("left", "左边"));
dict.insert(make_pair("left", "左边"));
dict.insert(make_pair("right", "右边"));
dict.insert(make_pair("sort", "排序"));
dict.insert(make_pair("left", "离开"));
map<string, int> countMap;
for (auto& kv : dict)
{
cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
}
cout << endl;
}
同样的，multimap也是可以统计次数的：
int main()
{
string arr[] = { "苹果", "西瓜", "香蕉", "草莓", "苹果", "西瓜", "苹果" };
multimap<string, int> countMap;
for (auto& e : arr)
{
auto it = countMap.find(e);
if (it == countMap.end())
{
countMap.insert(make_pair(e, 1));
}
else
{
it->second++;
}
}
for (auto& kv : countMap)
{
cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
}
}
下面我们就通过做两个题目来感受一下set和map在OJ中的使用吧~
四.map和set在OJ中的使用
1.两个数组的交集
思路：利用set 排序+去重
将2个数组放入set，然后用双指针进行比较：小的++，相等就同时++，直到其中一个 走完就结束了
class Solution
{
public:
vector<int> intersection(vector<int>& nums1, vector<int>& nums2)
{
vector<int> ret;//最终返回的数组
//排序＋去重
set<int> s1(nums1.begin(),nums1.end());
set<int> s2(nums2.begin(),nums2.end());
//双指针
auto it1 = s1.begin();
auto it2 = s2.begin();
while(it1!=s1.end() && it2!=s2.end())//有一个结束就结束了
{
if(*it1 == *it2)
{
ret.push_back(*it1);
it1++;
it2++;
}
else if(*it1>*it2)
{
it2++;
}
else
{
it1++;
}
}
return ret;
}
};
2.前K个高频单词
这里要注意的是：
1.map的迭代器不是随机迭代器而是双向迭代器，所以如果要用sort排序是不能用map的，我们可以考虑用vector将map已经从单词表读入的数据拷过来~
2.我们这里排序的依据是单词出现的次数，如果我们直接排序，默认pair<string,int>是按照单词的各个字母的ASCII值来排的，显然不是我们想要的效果，以及我们要按单词频率从高到低实现一个降序，所以我们可以考虑写一个仿函数
class Solution
{
public:
struct Compare
{
bool operator()(pair<string,int>& x,pair<string,int>& y)
{
//第二个条件很重要，不加就无法满足不同的单词有相同出现频率按字典顺序这个条件，除非将下面的sort换成stable_sort
return x.second > y.second || (x.second == y.second && (x.first < y.first));
}
};
vector<string> topKFrequent(vector<string>& words, int k)
{
map<string,int> countMap;
for (auto& e: words)
countMap[e]++;//map从单词表words读入数据
vector<pair<string,int>> v(countMap.begin(),countMap.end());
sort(v.begin(),v.end(),Compare());//按照单词出现频率降序排序
vector<string> strV;//最终结果返回的数组
for (int i = 0;i<k;i++)//前 k 个出现次数最多的单词
{
strV.push_back(v[i].first);//将单词放入
}
return strV;
}
};
