【C++】对set和map的使用

上篇文章我们讲解了二叉搜索树的一些认识，而本篇文章我们将要对C++中的两个容器 set 和 map进行介绍，掌握它们两个的基本使用。 set 和 map 的底层其实都是一种搜索树，但不是普通的二叉搜索树，而是红黑树（红黑树是在普通二叉搜索树上进行了一些优化了的搜索树），在认识set和map时我们只需要知道它们的通过搜索树实现的就可以了（以上篇文章讲解的普通二叉搜索树来理解当然就够了）。

一、set

set介绍的文档链接：set - C++ Reference

1. 基本介绍

对于set，我们可以将它当做二叉搜索树的一种key模型来看待。set是通过封装红黑树实现的。

set的底层是一棵二叉搜索树（红黑树），所以说在set在存储的数据通过中序遍历就是有序的。可以用来排序。

并且set中的数据不能重复，插入已有的数据会失败，因此 set 常常会用来帮助我们对数据去重。

在set中的元素不能在容器中修改(set中的元素总是const的)，但是我们可以从容器中插入或删除它们。

2. set 的使用

（1）初始化

和其他容器一样，库里面的set也是通过模板实现的，如图所示：

其中模板参数的意思如下：

T: set中存放元素的类型（实际在底层存储的一个键值对，即这里的T就是<Key, Key>，当下可以不用理解太深）。

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

所以，一般我们在使用时，只需要传递一个存储数据的类型就可以了，即：

cpp 复制代码

#include<set>
using namespace std;
int main()
{
	set<int> MySet; // 定义一个set对象
	return 0;
}

当我们构造一个set对象时，也可以通过其他方式，如图是库中的构造函数：

这三者方式都比较常见。

（2）插入&删除&查找

对于插入

如图所示：

其中第2、3个都比较好理解。

对于第1个函数的意思是：

在set中插入元素val，实际插入的是 <val, val> 构成的键值对，

如果插入成功，返回 <该元素在set中的位置(迭代器)，true> ;

如果插入失败，说明 val 在set中已经存在，返回 <在set中的位置(迭代器)，false>

对于删除

如图所示：

第1个的意思：删除set中迭代器position所指位置的元素。

第2个的意思：删除set中值为x的元素，返回删除的元素的个数

第3个的意思：删除set中[ﬁrst, last)区间中的元素

对于查找

如图所示：

就是查找val，找到后，返回其对应的迭代器；否则，就返回 set::end 。

（3）迭代器

set中可以通过迭代器进行遍历，如图所示：

通过set的迭代器遍历出的元素，是有序的，如以下代码：

cpp 复制代码

#include<iostream>
#include<set>
using namespace std;
int main()
{
	int arr[] = { 2,4,5,6,3,1,7,8,9,10 };
	set<int> MySet(arr,arr + sizeof(arr) / sizeof(arr[0])); //使用数组一个set对象
	set<int>::iterator it = MySet.begin();
	while (it != MySet.end())
	{
		cout << *it << " "; //输出：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
		it++;
	}
	cout << endl;

	//反向迭代器
	set<int>::reverse_iterator rit = MySet.rbegin();
	while (rit != MySet.rend())
	{
		cout << *rit << " "; //输出：10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
		rit++;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

（4）其他常见操作

对于count，如图：

作用：返回set中值为val的元素的个数。

一般这个在set中并不起作用，因为在set中的数据都是唯一的，所以在set中 count函数的作用就是查找，如果存在val，就返回1；不存在就返回0。由于set中有find这个查找的函数，所以一般这个函数我们可以认识在set中没有意义。但是在 multiset 就是有意义的。
对于lower_bound，如图：

它的作用：返回一个指向第一个不小于给定值 val 的元素的迭代器。
对于upper_bound，如图：

它的作用：返回一个指向第一个大于给定值 val 的元素的迭代器。
对于clear，如图：

作用是将set中的所有元素清空
还有两个，如图：

empty用来判空

size可以返回set中有效元素的个数

以上就是set的一些常见使用，其他还有一些不常见的，可以才参考set文档:：set - C++ Reference了解。

3. multiset 与 set

multiset介绍的文档链接：multiset - C++ Reference

multiset和set都在同一个头文件中<set>中：

multiset的内容和set大部分都是相同的；

与set的区别就是，multiset中存储的元素可以重复，而set是中元素是唯一的。

如以下代码所示：

cpp 复制代码

#include<iostream>
#include<set>
using namespace std;
int main()
{
	int arr[] = { 2,4,5,6,3,3,3,3,3,3,4,4,4,1,7,8,9,10 };

	//set输出
	set<int> MySet(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
	for (auto& e : MySet)
	{
		cout << e << " "; //输出：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
	}
	cout << endl;

	//multiset输出
	multiset<int> MyMultset(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
	for(auto& e: MyMultset)
	{
		cout << e << " "; //输出：1 2 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 5 6 7 8 9 10
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

二、map

map文档介绍链接：map - C++ Reference

1. 基本介绍

map也是通过封装二叉搜索树（红黑树）实现的。

map相当于二叉搜索树中的Key_Value模型，在map的二叉树中，每一个结点存储的是由键值key和值value组合而成的元素。这个元素是一个pair的对象。

在内部，map中的元素是按照键值key进行比较排序的。

在map中，每一个结点的key与value是绑定在一起，其中key仍然不能被修改（key是const的），而value则可以被修改。

2. pair的使用

在map中每一个节点存储的都是key和value组合的pair对象。下面我们来简单介绍一个pair。

pair的文档链接：pair - C++ Reference

如图：

pair类可以将一对值组合在一起，这两个值可以是不同的类型（T1和 T2）。它有两个公有成员 first 和 second 。first对应T1，second对应T2。

pair的构造函数：

可以构造空的pair，也可以拷贝构造，还可以通过传递两个数据（first_type& a, second_type& b）进行构造。

我们还有一种方法来实现一个pair：

使用make_pair来构造pair。通过传递两个参数给make_pair来返回一个pair也是常见的方法。

3. map 的使用

（1）初始化

如图所示：

这是map的模板参数列表，与set相比map就有两个数据类型。

key: 对应键值对中key的类型

T：对应键值对中value的类型

Compare: 比较器的类型，map中的元素是按照key来比较的，缺省情况下按照小于来比较，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)

Alloc：空间配置器。

所以，map的定义就如下：

cpp 复制代码

#include<iostream>
#include<map>
using namespace std;
int main()
{
	map<int, int> MyMap; //定义一个map的对象
	return 0;
}

再看map中的一些变量重定义：

从这里就可以看出来map中存储的就是pair<Key，T>。

map的构造函数：

（2）★插入★

对于插入

如图所示：

首先来看第一个，我们插入的val必须是一个pair对象（因为这里的value_type就是pair重定义而来），所以我们的插入必须要调用pair的构造或者是make_pair函数。这里我们有多种方法，如下所示：

cpp 复制代码

#include<iostream>
#include<map>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
	map<string, string> MyMap;
	pair<string, string> kv1("insert", "插入");
	MyMap.insert(kv1);
	MyMap.insert(pair<string, string>("sort", "排序"));//只有转换为pair才行

	// C++98 隐式类型转换:const char* -> string
	MyMap.insert(make_pair("string", "字符串"));

	// C++11 多参数的构造函数隐式类型转换：统一的初始化语法 { }
	MyMap.insert({ "int", "整型" });

	return 0;
}

对于返回值，在map中插入键值对val后，如果插入成功，则返回的pair的first是指向新插入的元素的迭代器，返回值是true；如果插入失败（即元素已经存在），则返回的pair的first是指向已存在这个的元素的迭代器，返回值是false；

然后，对于第二个构造函数在传递val的时候也需要注意要传pair类型的数据。

最后，第三个的迭代器构造，需要注意传递的迭代器是一个指向pair类型的迭代器。

（3）删除

map的删除比较简单，如图：

第1个函数：删除position位置上的元素

第2个函数：删除键值为k的元素，即删除map中pair中first为k的这个pair类型的元素。

第3个函数：删除[ﬁrst, last)区间中的元素

（4）查找

如图所示：

map的find查找是按照pair中的first进行查找的，将k与pair中的first比较进行查找。找到了就返回该元素所在的迭代器；否则就返回map::end。

（5）迭代器

map迭代器也比较全面，如图所示：

使用也比较简单，唯一需要注意的就是解引用访问时访问的pair类型，而我们需要访问的是pair中的first和second这里个成员变量。这里我们简单使用一下：

cpp 复制代码

#include<iostream>
#include<map>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
	map<string, string> MyMap;
	MyMap.insert(make_pair("string", "字符串"));
	MyMap.insert(make_pair("int", "整型"));
	MyMap.insert(make_pair("insert", "插入"));
	MyMap.insert(make_pair("erase", "删除"));
	MyMap.insert(make_pair("sort", "排序"));

	//访问
	map<string, string>::iterator it = MyMap.begin();
	while (it != MyMap.end())
	{
		//两种方式都可以

		//cout << (*it).first << "-->" << (*it).second << endl; //直接解引用访问

		//使用->重载访问，编译器做了优化，本来是(it->)->first,两个->优化为了一个
		cout << it->first << "-->" << it->second << endl; 
		it++;
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

（6）★operator[ ]（[ ]重载）★

在map中使用比较复杂的就是operator[ ]这个函数了。它既有插入，也有查找的意思。

首先来看这个函数：

相当于调用：

可以发现这是很复杂的，所以我们先把它分开写，让逻辑清晰一下：

所以，这里的operator[ ] 的功能其实就是：

先通过在map中插入一个 k (键对值的第一个变量类型)。

如果k已经在树里面了，这时的ret就是pair<树里面的k所在节点的迭代器iterator, false>；

如果k不在树里面，这时的ret就是pair<新插入k所在节点的迭代器iterator, false>；

然后再通过ret得到k所在的迭代器，通过对这个迭代器解引用（或者是使用->）就可以找到map中k对应的value，然后在返回，拿到k所在的value，由于这里是传引用返回，那么通过这个operator[ ] 也就可以直接修改map中k对应的value值了。

在一些地方使用 [ ] 也是非常方便的。

使用示例：

图中这两种方法的实现效果都是一样的，运行结果：

（7）其他常见操作

map中也还有许多其他的函数接口，比如：

|------------------------------------------------------------------------|---------------------------------------------|--------------------------------------------------------------------------------|
| 接口 | 函数声明 | 作用 |
| empty | bool empty() const; | 检测map中的元素是否为空 |
| size | size_type size() const; | 返回map中有效元素的个数 |
| swap | void swap (map& x); | 交换两个map中的所有元素 |
| clear | void clear(); | 将map中的元素清空 |
| count | size_type count (const key_type& k) const; | 返key为k的键值在map中的个数，注意 map中key是唯一的，因此该函数的返回值要么为0，要么为1，因此也可以用该函数来检测一个key是否在map中 |

以上便是对map的常见接口的认识了。

4. multimap 与 map

multimap介绍的文档链接：multimap - C++ Reference

multimap和map都在头文件<map>中：

multimap和map的接口功能几乎是一样的。

不同的是multimap的多个键值对pair之间的key（即map存储的pair中的first）是可以重复的。而map的不同pair之间的key不能重复。也就是说，在multimap中，key是可以有多个的，而相同的key对应的value是可能不同的。

另外还有一个点：multimap的count函数是可以发挥实际作用的。

感谢各位观看！希望能多多支持！

【C++】对set和map的使用

一、set

1. 基本介绍

2. set 的使用

（1）初始化

（2）插入&删除&查找

（3）迭代器

（4）其他常见操作

3. multiset 与 set

二、map

1. 基本介绍

2. pair的使用

3. map 的使用

（1）初始化

（2）★插入★

（3）删除

（4）查找

（5）迭代器

（6）★operator[ ]（[ ]重载 ）★

（7）其他常见操作

4. multimap 与 map

（6）★operator[ ]（[ ]重载）★