1，序列式容器和关联式容器
前面我们已经了解过STL中的部分容器：string,vector,list,queue等等，这些容器称为序列式容器，因为逻辑结构为线性序列的数据结构，两个位置存储的值之间一般没有紧密联系，比如交换一下，他依旧是序列式容器。
关联式容器也是用来存储数据的，与序列式容器不同的是，关联式容器逻辑上一般是非线性结构的，两个位置的值由紧密联系，交换一下，它的存储结构就被破坏了。而这种容器的元素是通过关键字来进行访问和保存的。
关联式容器由map/set系列，以及 unordered_map/unordered_set系列
本篇讲的map/set,其底层是红黑树，红黑树底层是一颗平衡二叉搜索树(具体可看之前的文章---二叉搜索树）。set是key搜索场景下的结构，map是key/value搜索场景下的结构。
2，set系列的使用
2.1,set类的介绍
template < class T, // set::key_type/value_type class Compare = less<T>, // set::key_compare/value_compare class Alloc = allocator<T> // set::allocator_type > class set;
set的声明如上，T就是set底层关键字(key)的类型。
set默认要求T是支持比较大小的，如果不支持或者想按自己的比较方式走，可以传仿函数给第二个模板参数。
set底层存储数据的内存是从空间配置器申请的，如果需要可以自己实现内存池，传给第三个参数
一般情况下是不需要传后两个参数的
set底层是用红黑树实现的，增删查的效率为O(logN),迭代器遍历走的是中序遍历，所以是有序的
2.2,set的构造和迭代器
//无参构造 explicit set (const key_compare& comp = key_compare(), const allocator_type& alloc = allocator_type());
//迭代器区间构造 template <class InputIterator> set (InputIterator first, InputIterator last, const key_compare& comp = key_compare(), const allocator_type& = allocator_type());
//initializer_list列表构造 其中value_type就是关键字key set (initializer_list<value_type> il, const key_compare& comp = key_compare(), const allocator_type& alloc = allocator_type());
//拷贝构造 set (const set& x);
官方文档示例：
//迭代器是一个双向迭代器
|----------------|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|-------------------------------|
| iterator | a bidirectional iterator to value_type | convertible to const_iterator |
| const_iterator | a bidirectional iterator to const value_type |
//正向迭代器 iterator begin() noexcept; const_iterator begin() const noexcept; iterator end() noexcept; const_iterator end() const noexcept;//反向迭代器
reverse_iterator rbegin() noexcept; const_reverse_iterator rbegin() const noexcept;
reverse_iterator rend() noexcept; const_reverse_iterator rend() const noexcept;
set支持正向和反向迭代遍历，遍历默认按升序顺序，因为底层是⼆叉搜索树，迭代器遍历走的中 序；支持迭代器就意味着支持范围for ，set的iterator和const_iterator 都不支持迭代器修改数据，修改 关键字数据，破坏了底层搜索树的结构
2.3,set的增删查
//set中的key_type和value_type指的都是关键字key，它的类型是T
key_type -> The first template parameter (T)
value_type -> The first template parameter (T)
2.3.1,inset插入
// 单个数据插入，如果已经存在则插⼊失败
pair<iterator,bool> insert (const value_type& val);// 列表插入，已经在容器中存在的值不会插入
void insert (initializer_list<value_type> il);// 迭代器区间插入，已经在容器中存在的值不会插入
template <class InputIterator> void insert (InputIterator first, InputIterator last);
代码示例：
#include<iostream>
#include<set>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
//去重+升序排序
set<int> s;
//去重+降序排序
//set<int, greater<int>> s;
s.insert(5);
s.insert(2);
s.insert(7);
s.insert(5);
//迭代器遍历
auto it = s.begin();
while (it != s.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
//重复的值不会插入
s.insert({ 2,8,3,9 });
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
//按ASCLL码大小比较
set<string> str = { "sort","insert","add" };
for (auto& e : str)
cout << e << " ";
cout << endl;
return 0;
}
2.3.2,find+erase
// 查找 val ，返回 val 所在的迭代器，没有找到返回 end()
iterator find (const value_type& val);// 查找 val ，返回 Val 的个数
size_type count (const value_type& val) const;// 删除⼀个迭代器位置的值
iterator erase (const_iterator position);// 删除 val ， val 不存在返回 0 ，存在返回 1
size_type erase (const value_type& val);// 删除⼀段迭代器区间的值
iterator erase (const_iterator first, const_iterator last);// 返回⼤于等 val 位置的迭代器
iterator lower_bound (const value_type& val);// 返回⼤于 val 位置的迭代器
iterator upper_bound (const value_type& val);
使用示例1：
#include<iostream>
#include<set>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
set<int> s = { 4,2,7,2,8,5,9 };
for (auto x: s)
{
cout << x << " ";
}
cout << endl;
cout << "删除最小值:";
s.erase(s.begin());
for (auto x : s)
{
cout << x << " ";
}
cout << endl;
int x1 = 2;
int num = s.erase(x1);
if (num == 0)
cout << "x1不存在!" << endl;
int x2 = 10;
auto pos = s.find(x2);
if (pos == s.end())
cout << "x2不存在" << endl;
//利用count实现快速查找
/*if(s.count(x2))
{
cout << "x在" << endl;
}
else
{
cout << "x不存在" << endl;
}*/
return 0;
}
使用示例2：
#include<iostream>
#include<set>
using namespace std;
int main()
{
set<int> myset;
for (int i = 1; i < 10; i++)
myset.insert(i * 10);
for (auto e : myset)
cout << e << " ";
cout << endl;
//实现查找[itlow,itup]包含[30,60]区间
//>=30的位置
auto itlow = myset.lower_bound(30);
//>60的位置
auto itup = myset.upper_bound(60);
//删除这段区间
myset.erase(itlow, itup);
for (auto e : myset)
cout << e << " ";
cout << endl;
return 0;
}
2.4,multiset和set的差异
multiset和set的使⽤基本完全类似，主要区别点在于multiset支持值冗余，那么 insert/find/count/erase都围绕着支持值冗余有所差异，具体参看下⾯的样例代码理解。
#include<iostream>
#include<set>
using namespace std;
int main()
{
//相比set,不同的是，multiset是排序，但不去重
multiset<int> s = { 4,2,7,2,4,8,4,5,4,9 };
auto it = s.begin();
while (it != s.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
//x值可能会有多个，查找中序的第一个
int x;
cin >> x;
auto pos = s.find(x);
while (pos != s.end() && *pos == x)
{
cout << *pos << " ";
++pos;
}
cout << endl;
//count会返回x的实际个数
cout << s.count(x) << endl;
//erase会删除所有的x
s.erase(x);
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
2.5,相关oj题
class Solution {
public:
ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
set<ListNode*> s;
ListNode* cur=head;
while(cur)
{
auto it=s.insert(cur);
if(it.second==false)
return cur;
cur=cur->next;
}
return nullptr;
}
};
3，map系列的使用
3.1,map类的介绍
map的声明如下，Key就是map底层关键字的类型，T是map底层value的类型。
map默认要求Key支持比较，如果不支持或者需要的话可以自行实现仿函数传给第⼆个模版参数.
map底层存储数据的 内存是从空间配置器申请的。⼀般情况下，我们都不需要传后两个模版参数
map底层是⽤红⿊树实现，增删查改效率是O(logN),迭代器走的中序遍历。
template < class Key, // map::key_type class T, // map::mapped_type class Compare = less<Key>, // map::key_compare class Alloc = allocator<pair<const Key,T> > // map::allocator_type > class map;
3.2,pair类型的介绍
map底层的红⿊树节点中的数据，使⽤pair存储键值对数据。
template <class T1, class T2> struct pair;
3.3,map的构造和迭代器
map的⽀持正向和反向迭代遍历，遍历默认按key的升序顺序，因为底层是⼆叉搜索树，迭代器遍历⾛ 的中序；⽀持迭代器就意味着⽀持范围for，map⽀持修改value数据，不⽀持修改key数据，修改关键字数据，破坏了底层搜索树的结构。
//无参构造 explicit map (const key_compare& comp = key_compare(), const allocator_type& alloc = allocator_type());
//迭代器区间构造 template <class InputIterator> map (InputIterator first, InputIterator last, const key_compare& comp = key_compare(), const allocator_type& alloc = allocator_type());
//拷贝构造 map (const map& x);
//列表构造 map (initializer_list<value_type> il, const key_compare& comp = key_compare(), const allocator_type& alloc = allocator_type());//双向迭代器
iterator -> a bidirectional iterator to const value_type
//正向迭代器
iterator begin();
iterator end();
//反向迭代器
reverse_iterator rbegin();
reverse_iterator rend();
3.4,map的增删查
map增接⼝，插⼊的pair键值对数据，跟set所有不同，但是查和删的接⼝只⽤关键字key跟set是完全 类似的，不过find返回iterator，不仅仅可以确认key在不在，还找到key映射的value，同时通过迭代 还可以修改value。
//key_type就是关键字，value_type就是pair<key,value>
//mapped_type就是关键字Key映射的value值
key_type -> The first template parameter (Key)
mapped_type -> The second template parameter (T）
value_type -> pair<const key_type,mapped_type>
// 单个数据插⼊，如果已经 key 存在则插⼊失败 ,key 存在相等 value不相等也会插入失败
pair<iterator,bool> insert (const value_type& val);// 列表插⼊，已经在容器中存在的值不会插⼊
void insert (initializer_list<value_type> il);
// 迭代器区间插⼊，已经在容器中存在的值不会插⼊
template <class InputIterator> void insert (InputIterator first, InputIterator last);// 查找 k ，返回 k 所在的迭代器，没有找到返回 end()
iterator find (const key_type& k);// 查找 k ，返回 k 的个数
size_type count (const key_type& k) const;// 删除⼀个迭代器位置的值
iterator erase (const_iterator position);// 删除 k ， k 存在返回 0 ，存在返回 1
size_type erase (const key_type& k);// 删除⼀段迭代器区间的值
iterator erase (const_iterator first, const_iterator last);// 返回⼤于等 k 位置的迭代器
iterator lower_bound (const key_type& k);// 返回⼤于 k 位置的迭代器
iterator upper_bound (const key_type& k);
3.5,map的数据修改
map支持修改value数据，不支持修改关键字key，修改关键字数据，会破坏底层搜索树的结构
map第⼀个支持修改的方式时通过迭代器，迭代器遍历时或者find返回key所在的iterator修改，map 还有⼀个非常重要的修改接口operator[]，但是operator[]不仅仅⽀持修改，还支持插入数据和查找数据，所以他是⼀个多功能复合接口
map的迭代器和[]功能样例1：
#include <map>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
string arr[] = { "苹果", "西⽠", "苹果", "西⽠", "苹果", "苹果", "西瓜",
"苹果","香蕉","苹果","香蕉" };
//记录水果和水果对应的出现次数
map<string, int> countMap;
for (const auto& str : arr)
{
//先查找对应水果在不在
auto ret = countMap.find(str);
//不存在就插入对应{水果,1}
//存在就让水果对应次数++
if (ret == countMap.end())
countMap.insert({ str,1 });
else
ret->second++;
}
for (auto& e : countMap)
{
cout << e.first << ":" << e.second << endl;
}
cout << endl;
return 0;
}
样例2：
#include <map>
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
map<string, string> dict;
//make_pair(x,y) 用x,y构造出一个pair类型
dict.insert(make_pair("sort", "排序"));
//insert不存在，插入{"insert",string()}
dict["insert"];
//插入+修改
dict["left"] = "左边";
//修改
dict["left"] = "左边，剩余";
//key存在->查找
cout << dict["left"] << endl;
return 0;
}
3.6,multimap和map的差异
multimap和map的使⽤基本完全类似，主要区别点在于multimap⽀持关键值key冗余，那么 insert/find/count/erase都围绕着⽀持关键值key冗余有所差异，这⾥跟set和multiset完全⼀样，⽐如 find时，有多个key，返回中序第一个。其次就是multimap不⽀持[] ，因为⽀持key冗余，[]就只能支持插入了，不能支持修改
3.7,相关oj题
解法一：
class Solution {
public:
struct cmp
{
bool operator()(const pair<string,int>& p1,const pair<string,int>& p2)
{
return p1.second>p2.second;
}
};
vector<string> topKFrequent(vector<string>& words, int k) {
map<string,int> countMap;
for(auto& e:words)
countMap[e]++;
vector<pair<string,int>> v(countMap.begin(),countMap.end());
//sort(v.begin(),v.end())
//sort底层是快排，不稳定，需用stable_sort
stable_sort(v.begin(),v.end(),cmp());
vector<string> str;
for(int i=0;i<k;i++)
str.push_back(v[i].first);
return str;
}
};
解法二：利用仿函数强行控制次数
class Solution {
public:
struct cmp
{
bool operator()(const pair<string,int>& p1,const pair<string,int>& p2)
{
return p1.second>p2.second||(p1.second==p2.second&&p1.first<p2.first);
}
};
vector<string> topKFrequent(vector<string>& words, int k) {
map<string,int> countMap;
for(auto& e:words)
countMap[e]++;
vector<pair<string,int>> v(countMap.begin(),countMap.end());
//仿函数控制降序，同时控制次数相等，字典序小的在前面
sort(v.begin(),v.end(),cmp());
vector<string> str;
for(int i=0;i<k;i++)
str.push_back(v[i].first);
return str;
}
};