【C++】STL有序关联容器的双生花：set/multiset 和 map/multimap 使用指南

拾光Ծ2025-10-08 12:28

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目录

前言：

1、set容器

常用接口说明：

1.1、构造函数------constructor

1.2、迭代器------iterator

1.3、插入------insert

1.4、删除------erase

1.5、查找------find

1.6、统计指定节点个数------count

1.7、区间查找------lower_bound/upper_bound

2、multiset容器

常用接口说明：

2.1、插入------insert

2.2、查找------find

2.3、删除------erase

2.4、统计节点个数------count

2.5、返回相同节点的迭代器区间------equal_range

3、map容器

常用接口说明：

3.1、构造函数------constructor

3.2、插入------insert

[3.3、operator[ ]](#3.3、operator[ ])

4、multimap容器

4.1、插入------insert

4.2、删除------erase

前言：

"你有没有遇到过这样的需求：需要快速查找一组数据中的唯一元素，或者统计某个键出现的次数？在C++中，如果用数组或列表手动实现，不仅代码冗长，效率还低。而STL（标准模板库）中的关联容器------set、multiset、map 和 multimap，正是为解决这类问题而生的。本文将带你从零掌握它们的用法，告别低效的手动实现！"

⭐️⭐️⭐️文档直达：《set容器》，《multiset容器》，《map容器》，《multimap容器》

1、set容器

常用接口说明：

1.1、构造函数------constructor

最常用的就是上面的三种构造函数，构造方式如下：

cpp 复制代码 
void test01()
{
	vector<int> v({ 4,5,2,9,6,8,3,1,7,7,7,7 });
	set<int> st1(v.begin(), v.end()); // 迭代器区间构造
	set<int> st2(st1); // 拷贝构造
	set<int> st3({ 4,5,2,9,6,8,3,1,7,7,7,7 }); // 初始化列表构造
}

1.2、迭代器------iterator

begin()和end() 最常用，都是结合在一些其他场景使用，比如，遍历set对象，或者用于迭代器区间构造等场景。由于set底层特殊的数据结构，begin返回的迭代器指向最小的元素。

cpp 复制代码 
void test02()
{
	set<int> st({ 4,5,2,9,6,8,3,1,7,7,7,7 }); // 初始化列表构造

	auto begin = st.begin(); // 返回第一个节点的迭代器
	auto end = st.end(); // 返回最后一个节点后一个位置的迭代器

	cout << *begin << endl;
	cout << *(--end) << endl; // --end找到最后一个有效节点
}

我们可以用迭代器实现一个打印函数，方便我们后面观察

cpp 复制代码 
// 打印函数
template<class container>
void Print_container(const container& con)
{
	auto it = con.begin();
	while (it != con.end())
	{
		cout << *(it++) << " ";
	}
	cout << endl;
}

1.3、插入------insert

set底层的数据结构就是平衡二叉搜索树（红黑树），所以插入数据满足二叉搜索树的规则，但是，set不允许插入相同的值。插入数据的形式也比较多，最常用的就是上面的第一种。我们看到，对于第一种插入数据的接口，最特别的就是它的返回值，这和我们以前见到的都不一样。其实它的返回值pair类类型的对象。其中pair对象的第一个值为迭代器，如果要插入的值原来不存在，则返回新插入节点的迭代器，如果原来存在，则返回值与val相等的那个节点；第二个值为bool类型的变量。下面就是pair类：

然后我们插入数据来观察一下：

cpp 复制代码 
void test03()
{
	set<int> st;
	pair<set<int>::iterator, bool> p1,p2; // 创建pair对象,记下插入数据后的返回值
	
	// 插入数据
	p1 = st.insert(5);
	st.insert(3);
	p2 = st.insert(5); // 插入原来已经存在的值

	cout << *(p1.first) << endl; // 检查pair对象的第一个值是否为插入节点的迭代器
	if (p2.second)
		cout << "原来不存在" << endl;
	else
		cout << "原来存在" << endl;
}

通过打印结果，pair对象p1的first指向插入节点的迭代器；当插入值相等的节点时，pair对象的second的值为false，则打印出原来存在。

1.4、删除------erase

cpp 复制代码 
void test04()
{
	set<int> st({ 4,5,2,9,6,8,3,1,7,7,7,7 }); // 初始化列表构造
	Print_container(st);
	
	set<int>::iterator it = st.erase(st.begin()); // 删除第一个节点
	cout << *it << endl;
}

当删除第一个节点之后，erase函数返回该节点后一个节点的迭代器，要删除节点的迭代器失效。

1.5、查找------find

找到就返回节点的迭代器，没找到就返回set::end()。

cpp 复制代码 
void test05()
{
	set<int> st({ 4,5,2,9,6,8,3,1,7,7,7,7 }); // 初始化列表构造
	auto it = st.find(5);
	if(it!=st.end())
	{
		cout << *it << endl;
	}
}

1.6、统计指定节点个数------count

由于set不允许插入相同的值，所以存在就返回1，反之返回0。所以，count也可以用来查找元素。

cpp 复制代码 
void test06()
{
	set<int> st({ 4,5,2,9,6,8,3,1,7,7,7,7 }); // 初始化列表构造
	cout << st.count(5) << endl; 
	cout << st.count(50) << endl;
}

1.7、区间查找------lower_bound/upper_bound

cpp 复制代码 
// 删除区间内的值
void test07()
{
	set<int> st1({ 20,10,50,30,10,90,70,40,80 });
	Print_container(st1);
	
    // 删除[30,50)
	auto begin1 = st1.find(30);
	auto end1 = st1.find(50);
	while (begin1 != end1)
	{
		begin1 = st1.erase(begin1);
	}
	Print_container(st1);  // 10 20 50 70 80 90

	// 删除[30,50]
	// lower_bound/upper_bound
	set<int> st2({ 20,10,50,30,10,90,70,40,80 });
	Print_container(st2);
	auto begin2 = st2.lower_bound(30);
	auto end2 = st2.upper_bound(50);
	while (begin2 != end2)
	{
		begin2 = st2.erase(begin2);
	}
	Print_container(st2);  // 10 20 70 80 90
}

lower_bound和upper_bound还有一个优势：可以根据set中不存在的值来确定区间。

cpp 复制代码 
void test08()
{
	// 删除[25,65]
	set<int> st3({ 20,10,50,30,10,90,70,40,80 });
	Print_container(st3);
	auto begin3 = st3.lower_bound(25);
	auto end3 = st3.upper_bound(55);
	while (begin3 != end3)
	{
		begin3 = st3.erase(begin3);
	}
	Print_container(st3); // 10 20 70 80 90
}

2、multiset容器

multiset容器相比于set容器，不同点就在与其支持插入相同的值，其他方面与set完全一样。由于multiset支持插入相同的值，所以，其有一部分的接口与set略有所差异，比如，查找val时多个节点的值与val相等，那么该返回哪一个；对于有相同值的节点删除时应该删掉哪一个；count统计节点个数时返回值可能大于1等。

常用接口说明：

2.1、插入------insert

cpp 复制代码 
void test1()
{
	multiset<int> multi;
	multi.insert(3);
	multi.insert(2);
	multi.insert(3);
	multi.insert(3);
	Print_container(multi);
}

2.2、查找------find

当有相同的值时，find返回中序遍历得到的序列中的第一个。

我们做一个实验验证一下：

cpp 复制代码 
void test2()
{
	multiset<int> multi;
	multi.insert(3);
	multi.insert(3);
	multi.insert(3);
	multi.insert(3);
	Print_container(multi);

	auto it = multi.find(3);
	while (it != multi.end())
	{
		cout << *(it++) << " ";
	}
}

只有当find返回中序遍历的序列的第一个3的节点的迭代器时，才能完整打印出所有的3。

2.3、删除------erase

与set容器的erase函数基本相同，只是，当multiset的erase函数删除重复的节点时，会一次将所有具有相同值的节点全部删除。

cpp 复制代码 
void test3()
{
	multiset<int> multi;
	multi.insert(3);
	multi.insert(3);
	multi.insert(3);
	Print_container(multi);

	multi.erase(3);
	Print_container(multi);
}

2.4、统计节点个数------count

cpp 复制代码 
void test4()
{
	multiset<int> multi;
	multi.insert(3);
	multi.insert(3);
	multi.insert(3);
	multi.insert(3);
	Print_container(multi);

	cout << multi.count(3);
}

2.5、返回相同节点的迭代器区间------equal_range

cpp 复制代码 
void test5()
{
	multiset<int> multi;
	multi.insert(3);
	multi.insert(3);
	multi.insert(3);
	multi.insert(3);
	Print_container(multi);

	auto it = multi.equal_range(3); // 返回pair对象
	while (it.first != it.second)
	{
		cout << *(it.first) << " ";
		++it.first;
	}
}

​

3、map容器

常用接口说明：

map的常用接口其实与set差别不大，因为map执行查找，删除，统计节点个数，区间查找（lower_bound/upper_bound），以及equal_range都是根据其键值来完成的，与映射值无关，这一点与set容器完全一致，并没有什么较大的差异，除了insert插入时可能需要更新映射值等一些小差异。

3.1、构造函数------constructor

3.2、插入------insert

最常用的就是第一个函数，它的返回值pair类类型的对象。其中pair对象的第一个值为迭代器，如果要插入的值原来不存在，则返回新插入节点的迭代器，如果原来存在，则返回值与val相等的那个节点；第二个值为bool类型的变量。

map对象应该有一个键值和映射值，那么应该怎么插入呢？

我们在前面已经介绍了pair类，而pair对象恰好有两个值，所以我们可以用键值和映射值构造pair对象，然后插入。

cpp 复制代码 
void test01()
{
	map<string, string> dict1;
	pair<string, string> p("first", "第一"); // 构造pair对象
	dict1.insert(p); // 插入

	dict1.insert(pair<string, string>("second", "第二")); // 构造匿名对象

	// 隐式类型转化（单参数/多参数）
	dict1.insert({ "third", "第三" });

	// make_pair
	dict1.insert(make_pair("forth", "第四"));

	// 初始化列表
	map<string, string> dict2 = { {"left", "左边"}, {"right", "右边"}, {"insert", "插入"},{ "string", "字符串" } };

	Print_Container(dict1);
	Print_Container(dict2);
}

当插入新节点的键值相等，映射值不会更新。

cpp 复制代码 
void test_3()
{
	map<string, string> dict;
	dict.insert({ "left", "左边" });
	dict.insert(make_pair("right", "右边"));

	// 插入时只看key（键值），value（映射值）不相等不会更新
	dict.insert(make_pair("right", "右边的"));
}

3.3、operator[ ]

map::operator[ ]可以向map对象中插入数据，当要插入的数据map对象中不存在时，直接插入；当原来已经存在时，可以修改映射值；若插入数据时不给定映射值，则映射值采用默认值。所以可以看出，operator[ ] 具有 查找 + 插入 + 修改映射值的功能。 operator[ ] 的返回值是mapped_type类型的引用，通过查看文档，mapped_type其实就是映射值的类型，所以，operator[ ] 返回一个节点的映射值。

cpp 复制代码 
void test_4()
{
	map<string, string> dict;
	dict.insert({ "left", "左边" });
	dict.insert(make_pair("right", "右边"));

	// 原来不存在的：查找+插入
	dict["sort"];

	// 查找+插入+修改
	dict["string"] = "字符串";

	// 查找+修改
	dict["left"] = "左边的";

	// 测试返回值
	auto it = dict["left"];
	cout << it << endl;
}

返回了left节点的映射值。
实现一个打印函数，方便观察

cpp 复制代码 
template<class container>
void Print_Container(const container& con)
{
	auto it = con.begin();
	while (it != con.end())
	{
		cout << it->first << ": " << it->second << endl;
		it++;
	}
	cout << endl;
}

***这里有一个map常见的场景：***当我们想要统计一串字符串中元素的出现次数，就可以将元素作为键值，将出现次数作为映射值，利用operator[ ] 有查找+插入+修改功能和返回映射值的特点来统计出现次数。

cpp 复制代码 
void test_5()
{
	vector<string> arr = { "苹果", "西瓜", "苹果", "西瓜", "苹果", "苹果", "西瓜", "苹果", "香蕉", "苹果", "香蕉" };
	map<string, int> countMap;

	for (auto v : arr)
	{	
		// ++ 返回值（映射值）
		countMap[v]++;
	}
    Print_Container(countMap);
}

4、multimap容器

multimap几乎与map一样，只是multimap支持插入相同键值的节点，即节点的值能重复。下面通过两个接口函数来感受一下

4.1、插入------insert

cpp 复制代码 
void Test01()
{
	multimap<string, string> mp;
	mp.insert(make_pair("left", "左边"));
	mp.insert(make_pair("left", "左边"));
	mp.insert(make_pair("left", "左边"));
	Print_Container(mp);
}

4.2、删除------erase

cpp 复制代码 
void Test02()
{
	multimap<string, string> mp;
	mp.insert(make_pair("left", "左边"));
	mp.insert(make_pair("left", "左边"));
	mp.insert(make_pair("left", "左边"));
	
	mp.erase("left");
	Print_Container(mp);
}

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