嗨，我是云边有个稻草人，与你分享C++领域专业知识(*^▽^*)
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目录
[2.1 set和multiset参考⽂档](#2.1 set和multiset参考⽂档)
[2.2 set类的介绍](#2.2 set类的介绍)
[2.3 set的构造和迭代器](#2.3 set的构造和迭代器)
[2.4 set的增删查](#2.4 set的增删查)
[2.5 insert和迭代器遍历使用样例](#2.5 insert和迭代器遍历使用样例)
[2.6 find和erase使用样例](#2.6 find和erase使用样例)
[2.7 multiset和set的差异](#2.7 multiset和set的差异)
[2.8 349. 两个数组的交集 - 力扣（LeetCode）](#2.8 349. 两个数组的交集 - 力扣（LeetCode）)
[2.9 142. 环形链表 II - 力扣（LeetCode）](#2.9 142. 环形链表 II - 力扣（LeetCode）)
[3.1 map和multimap参考文档](#3.1 map和multimap参考文档)
[3.2 map类的介绍](#3.2 map类的介绍)
[3.3 pair类型介绍](#3.3 pair类型介绍)
[3.4 map的构造](#3.4 map的构造)
[3.5 map的增删查](#3.5 map的增删查)
[3.6 构造遍历及增删查使⽤样例](#3.6 构造遍历及增删查使⽤样例)
[3.7 map的数据修改+map的迭代器和[ ]功能样例](#3.7 map的数据修改+map的迭代器和[ ]功能样例)
[3.8 multimap和map的差异](#3.8 multimap和map的差异)
[3.9 138. 随机链表的复制 - 力扣（LeetCode）](#3.9 138. 随机链表的复制 - 力扣（LeetCode）)
[3.10 692. 前K个高频单词 - 力扣（LeetCode）](#3.10 692. 前K个高频单词 - 力扣（LeetCode）)
正文开始------
一、序列式容器和关联式容器
前⾯我们已经接触过STL中的部分容器如：string、vector、list、deque、array、forward_list等，这些容器统称为序列式容器，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的关联关系，比如交换⼀下，其依旧是序列式容器。顺序容器中的元素是按他们在容器中的存储位置来顺序保存和访问的。
关联式容器也是用来存储数据的，与序列式容器不同的是，关联式容器逻辑结构通常是⾮线性结构， 两个位置有紧密的关联关系，交换⼀下，其存储结构就被破坏了。序列容器中的元素是按关键字来保存和访问的。关联式容器有map/set系列和unordered_map/unordered_set系列。 本章节讲解的map和set底层是红⿊树，红⿊树是⼀棵平衡⼆叉搜索树。
set是key搜索场景的结构， map是key/value搜索场景的结构。
二、set系列的使用
2.1 set和multiset参考⽂档
2.2 set类的介绍
set的声明如下，T就是set底层关键字的类型，也就是我们上面说的key
- set默认要求T支持小于比较，如果不支持或者想按自己的需求走可以自行实现仿函数传给第二个模版参数
- 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，我们都不需要传后两个模版参数。
- set底层是用红黑树实现，增删查效率是 ，迭代器遍历是走的搜索树的中序，所以是有序的。 O(logN)
- 前⾯部分我们已经学习了vector/list等容器的使用，STL容器接口设计，高度相似，所以这⾥我们就不再⼀个接⼝⼀个接⼝的介绍，⽽是直接带着⼤家看⽂档，挑⽐较重要的接⼝进行介绍。
2.3 set的构造和迭代器
set的构造我们关注以下几个接口即可。
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。
cpp
// empty (1) ⽆参默认构造
explicit set (const key_compare& comp = key_compare(),
const allocator_type& alloc = allocator_type());
// range (2) 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());
// copy (3) 拷⻉构造
set (const set& x);
// initializer list (5) initializer 列表构造
set (initializer_list<value_type> il,
const key_compare& comp = key_compare(),
const allocator_type& alloc = allocator_type());
// 迭代器是⼀个双向迭代器
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();2.4 set的增删查
set的增删查关注以下⼏个接⼝即可：
cpp
Member types
key_type -> The first template parameter (T)
value_type -> The first template parameter (T)
// 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);
// 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) const;
// 返回⼤于val位置的迭代器
iterator upper_bound (const value_type& val) const;2.5 insert和迭代器遍历使用样例
cpp
#include<set>
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
//去重+升序排序
set<int> s1;
//去重+排降序(传一个大于的仿函数)
set<int, greater<int>> s2;
s2.insert(1);
s2.insert(4);
s2.insert(-2);
s2.insert(100);
//使用迭代器
set<int>::iterator it = s2.begin();
//auto it = s2.begin();
while (it != s2.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
//使用范围for打印
for (auto e : s2)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
//支持插入一段initializer_list列表值，已经存在的值插入失败
s2.insert({ 2, 3, 4, 5 });
for (auto e : s2)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
//set里面存如string类型的值
set<string> strset = { "sort","animal","list","young" };
//遍历strset比较ASCII码大小进行插入,注意这里并不是比较字符串的长度
//注意下面e最好使用引用，set里面存的是string类型，多次的拷贝构造e会降低效率，不想改变就加上const即可
for (const auto& e : strset)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}2.6 find和erase使用样例
erase删除成功就返回1，删除失败就返回0
【erase+find+count】
cpp
#include<iostream>
#include<set>
using namespace std;
int main()
{
set<int> s = { 1,4,0,34,12,56 };
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
//1.利用迭代器进行删除,删除最小值
s.erase(s.begin());
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
//2.直接输入x，删除x
int x = 0;
cin >> x;
//erase的返回值帮助我们去判断是否删除成功
int num = s.erase(x);
if (num == 0)
{
cout << x << "不存在!" << endl;
}
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
//3.先查找再利用迭代器去删除
int y = 0;
cin >> y;
auto pos = s.find(y);
if (pos != s.end())
s.erase(pos);
else
cout << "不存在！" << endl;
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
// 算法库的查找 O(N)，全部进行遍历
auto pos1 = find(s.begin(), s.end(), x);
// set⾃⾝实现的查找 O(logN),按照平衡二叉树的特点进行寻找
auto pos2 = s.find(x);
// 利⽤count间接实现快速查找
cin >> x;
if (s.count(x))
{
cout << x << "在！" << endl;
}
else
{
cout << x << "不存在！" << endl;
}
return 0;
}【lower_bound+upper_bound】
cpp
#include<iostream>
#include<set>
using namespace std;
int main()
{
set<int> s = { 10,20,35 ,40 ,50 ,65 ,70 ,80 ,90 };
for (int i = 1; i < 10; i++)
{
s.insert(i * 10);
}
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
// 实现查找到[itlow,itup)包含[30, 60]区间]，注意[itlow,itup)左闭右开
// 返回 >= 30
auto itlow = s.lower_bound(30);
// 返回 > 60
auto itup = s.upper_bound(60);
//删除这段区间的值
s.erase(itlow, itup);
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}2.7 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。
cpp
#include<iostream>
#include<set>
using namespace std;
int main()
{
//相比set不同的是，multiset是排序，但是不去重
multiset<int> s = { 1,4,3,4,6,4,8,3,0 };
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
//multiset相比于set不同的是，里面可以存在多个x，find查找中序里面的第一个x
int x = 0;
cin >> x;
//返回的是pos位置的迭代器，返回的是中序里面的第一个x
auto pos = s.find(x);
while (pos != s.end() && *pos == x)
{
cout << *pos << " ";
++pos;
}
cout << endl;
// 相比set不同的是，count会返回x的实际个数
cout << s.count(x) << endl;
//相⽐set不同的是，erase给值时会删除所有的x
s.erase(x);
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}2.8 349. 两个数组的交集 - 力扣（LeetCode）
cpp
class Solution {
public:
vector<int> intersection(vector<int>& nums1, vector<int>& nums2) {
set<int> s1(nums1.begin(), nums1.end());
set<int> s2(nums2.begin(), nums2.end());
// 因为set遍历是有序的，有序值，依次⽐较
// ⼩的++，相等的就是交集
vector<int> ret;
auto it1 = s1.begin();
auto it2 = s2.begin();
while (it1 != s1.end() && it2 != s2.end())
{
if (*it1 < *it2)
{
it1++;
}
else if (*it1 > *it2)
{
it2++;
}
else
{
ret.push_back(*it1);
it1++;
it2++;
}
}
return ret;
}
};2.9 142. 环形链表 II - 力扣（LeetCode）
数据结构初阶阶段，我们通过证明⼀个指针从头开始⾛⼀个指针从相遇点开始⾛，会在⼊⼝点相遇， 理解证明都会很⿇烦。这⾥我们使⽤set查找记录解决⾮常简单⽅便，这⾥体现了set在解决⼀些问题时的价值，完全是降维打击。
快速判断一个值在不在，下面类似的算法很有用
cpp
class Solution {
public:
ListNode* detectCycle(ListNode* head)
{
set<ListNode*> s;
ListNode* cur = head;
while (cur)
{
//如果cur在s.count的返回值是1，则表明带环，返回值是0是插入即可
if(s.count(cur))
return cur;//入环节点
else
s.insert(cur);
cur=cur->next;
}
return nullptr;
}
};
三、map系列的使用
3.1 map和multimap参考文档
3.2 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，set默认要求Key⽀持⼩于⽐较，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) ，迭代器遍历是走的中序，所以是按key有序顺序遍历的。
3.3 pair类型介绍
map底层的红⿊树节点中的数据，使⽤pair(类模版)存储键值对数据。
cpp
typedef pair<const Key, T> value_type;
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)
{
}
template<class U, class V>
pair(const pair<U, V>& pr) : first(pr.first), second(pr.second)
{
}
};
template <class T1, class T2>
inline pair<T1, T2> make_pair(T1 x, T2 y)
{
return (pair<T1, T2>(x, y));
}3.4 map的构造
map的构造我们关注以下⼏个接⼝即可。
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。
cpp
// empty (1) ⽆参默认构造
explicit map(const key_compare& comp = key_compare(),
const allocator_type& alloc = allocator_type());
// range (2) 迭代器区间构造
template <class InputIterator>
map(InputIterator first, InputIterator last,
const key_compare& comp = key_compare(),
const allocator_type & = allocator_type());
// copy (3) 拷⻉构造
map(const map& x);
// initializer list (5) initializer 列表构造
map(initializer_list<value_type> il,
const key_compare& comp = key_compare(),
const allocator_type& alloc = allocator_type());
// 迭代器是⼀个双向迭代器
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();3.5 map的增删查
map的增删查关注以下⼏个接⼝即可： 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
cpp
Member types
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
const_iterator lower_bound (const key_type& k) const;3.6 构造遍历及增删查使⽤样例
cpp
#include<iostream>
#include<map>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
//转换成多参数的直接构造kv1
pair<string, string> kv1 = { "sky","天空" };
//正常情况下是这样的，先构造kv1对象，再用initializer list (5) initializer 列表构造
//map<string, string> dict = { kv1 };
//这里是pair的多参数的构造的转换，以前的单参数是直接构造，这里省略了上面的步骤
map<string, string> dict = { {"left","左边"},{"right","右边"},{"list","列表"},{"animal","动物"} };
auto it = dict.begin();
while (it != dict.end())
{
cout << (*it).first << ":"<<(*it).second << endl;
// map的迭代基本都使⽤operator->,这⾥省略了⼀个->
// 第⼀个->是迭代器运算符重载，返回pair*，第⼆个箭头是结构指针解引⽤取pair数据
//cout << it->first << ":"<<it->second << endl;
//cout << it.operator->()->first << ":" << it->second << endl;
it++;
}
cout << endl;
//范围for,为什么这里使用引用？
for (const auto& e : dict)
{
cout << e.first << ":" << e.second << endl;
}
cout << endl;
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// insert插⼊pair对象的4种⽅式，对⽐之下，最后⼀种最⽅便
pair<string, string> kv2("one","一");
dict.insert(kv2);
//匿名对象去插入
dict.insert(pair<string, string>("num", "数字"));
//前两个都是创建pair的对象，有名和匿名的区别
dict.insert(make_pair("two", "二"));
//多参数也支持隐式类型转换
dict.insert({ "three", "三" });
for (const auto& e : dict)
{
cout << e.first << ":" << e.second << endl;
}
cout << endl;
//结构化绑定，将dict里面的值分别赋值给k和v，C++17才开始支持的
for (const auto& [k,v] : dict)
{
cout << k << ":" << v << endl;
}
//经典的key/value场景，通过一个值去找另一个值
string str;
while (cin >> str)
{
auto ret = dict.find(str);
if (ret != dict.end())
{
cout << "->" << ret->second << endl;
}
else
{
cout << "不存在！请重新输入" << endl;
}
}
return 0;
}
cpp
//修改map里面的second
#include<iostream>
#include<map>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
map<string, string> dict = { {"left","左边"},{"right","右边"},{"list","列表"},{"animal","动物"} };
//通过迭代器进行修改，但是仅能修改second
for (auto& e : dict)
{
e.second += "y";
cout << e.second << endl;
}
cout << endl;
//通过find进行修改
auto ret = dict.find("left");
ret->second = "左边";
for (const auto& e : dict)
{
cout << e.first << ":" << e.second << endl;
}
return 0;
}3.7 map的数据修改+map的迭代器和[ ]功能样例
\]的底层是用insert实现的，我们先来了解insert
前⾯我提到map⽀持修改mapped_type 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。 map第⼀个⽀持修改的⽅式是通过迭代器，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需要注意从内部实现⻆度，map这⾥把我们传统说的value值，给的是T类型，typedef为 mapped_type。⽽value_type是红⿊树结点中存储的pair键值对值。⽇常使⽤我们还是习惯将这⾥的T映射值叫做value。
```cpp
Member types
key_type -> The first template parameter (Key)
mapped_type -> The second template parameter (T)
value_type -> pair