目录
一、关联式容器
二、键值对
三、树形结构的关联式容器
3.1 set
3.1.1 set的介绍
3.1.2 set的使用
3.2 multiset
3.2.1 multiset的介绍
3.2.2 multiset的使用
3.3 map
3.3.1 map的介绍
3.3.2 map的使用
extra map的[ ]重载代码剖析
3.4 multimap
3.4.1 multimap的介绍
3.3.2 multimap的使用
附录 力扣编程题
如果你已经了解了KV二叉搜索树，将会更容易读懂本文
一、关联式容器
STL中的部分容器，比如：vector、list、deque、forward_list(C++11)等，这些容器统称为序列式容器，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。那什么是关联式容器？它与序列式容器有什么区别？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，那么我们就可以通过键值对来描述这种关系。
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
根据应用场景的不桶，STL总共实现了两种不同结构的管理式容器：树型结构与哈希结构。树型结构的关联式容器主要有四种：map、set、multimap、multiset。这四种容器的共同点是：使用平衡搜索树(即红黑树)作为其底层结果，容器中的元素是一个有序的序列。下面一依次介绍每一个容器。
3.1 set
3.1.1 set的介绍
文档介绍
set - C++ Reference (cplusplus.com)
https://legacy.cplusplus.com/reference/set/set/?kw=set
- set是按照一定次序存储元素的容器，底层是用二叉搜索树(红黑树)实现的
- 对于set，元素的value也标识它本身(即value就是key，类型为T)，并且每个value必须是唯一的（确保每个元素都可以标识它本身）。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（默认按照小于来比较）
- 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
3.1.2 set的使用
详细内容见文档介绍，下面是接口和示例代码：
接下来，通过下面这段代码学习 lower_bound 和 up_bound
void test_set2() {set<int> myset;set<int>::iterator itlow, itup;for (int i = 1; i < 10; i++) myset.insert(i * 10);// 10 20 30 40 50 60 70 80 90itlow = myset.lower_bound(30); // >= val值位置的iteratoritup = myset.upper_bound(70); // > val值位置的iteratorset<int>::iterator it = itup;while (it != myset.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl; // 80 90myset.erase(itlow, itup); // 10 20 70 80 90for (auto e : myset){cout << e << " ";}cout << endl; }void test_set3() {std::set<int> myset;for (int i = 1; i <= 5; i++) myset.insert(i * 10); // myset: 10 20 30 40 50//std::pair<std::set<int>::const_iterator, std::set<int>::const_iterator> ret;auto ret = myset.equal_range(35);std::cout << "the lower bound points to: " << *ret.first << '\n'; // >= valstd::cout << "the upper bound points to: " << *ret.second << '\n'; // > val }
3.2 multiset
3.2.1 multiset的介绍
文档介绍
multiset - C++ Reference (cplusplus.com)
- 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，multiset底层结构为二叉搜索树(红黑树)
- 在multiset中，元素的value也会识别它本身(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
3.2.2 multiset的使用
仅演示与set的不同之处，大体上可以参考set的用法
void test_multiset() {// 排序multiset<int> s;s.insert(5);s.insert(2);s.insert(6);s.insert(1);s.insert(5);s.insert(2);multiset<int>::iterator it = s.begin();while (it != s.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;// 如果有多个值，find返回中序第一个valit = s.find(5);while (it != s.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;cout << s.count(2) << endl;// [>=val, >val)//auto ret = s.equal_range(2);//s.erase(ret.first, ret.second);size_t n = s.erase(2);cout << n << endl;for (auto e : s){cout << e << " ";}cout << endl; }VS2022 运行结果1 2 2 5 5 6 5 5 6 2 2 1 5 5 6
3.3 map
3.3.1 map的介绍
文档介绍
map - C++ Reference (cplusplus.com)
- 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。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))
- 在map中，键值key通常用于排序和惟一地标识元素，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（默认按照小于的方式对key进行比较）。
- 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
3.3.2 map的使用
void test_map1() {map<string, string> dict;dict.insert(pair<string, string>("sort", "排序"));dict.insert(pair<string, string>("insert", "插入"));dict.insert(pair<const char*, const char*>("left", "左边"));//dict.insert(make_pair("right", "右边")); // 优化dict["erase"]; // 插入cout << dict["erase"] << endl; // 查找dict["erase"] = "删除"; // 修改cout << dict["erase"] << endl; // 查找dict["test"] = "测试"; // 插入+修改dict["left"] = "左边、剩余"; // 修改string s1("xxxx"), s2("yyyy");dict.insert(make_pair(s1, s2));map<string, string>::iterator it = dict.begin();while (it != dict.end()){ // 三种打印方式cout << (*it).first << ":" << (*it).second << endl;//cout << it.operator->()->first << ":" << it.operator->()->second << endl;//cout << it->first << ":" << it->second << endl;++it;}cout << endl;for (auto& kv : dict){// kv.first += 'x';kv.second += 'x';cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;} }运行结果删除 erase:删除 insert:插入 left:左边、剩余 right:右边 sort:排序 test:测试 xxxx:yyyyerase:删除x insert:插入x left:左边、剩余x right:右边x sort:排序x test:测试x xxxx:yyyyx使用map统计水果出现的次数
void test_map2() {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& str : arr)//{// //auto ret = countMap.find(str);// //if (ret == countMap.end())// //{// // // 没有表示第一次出现，插入// // countMap.insert(make_pair(str, 1));// //}// //else// //{// // // 有就让次数++// // ret->second++;// //}// countMap[str]++;//}// 更优代码for (auto& str : arr){countMap[str]++;}for (auto& kv : countMap){cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;} }extra map的[ ]重载代码剖析
3.4 multimap
3.4.1 multimap的介绍
文档介绍
multimap - C++ Reference (cplusplus.com)
- 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。multimap在底层用二叉搜索树(红黑树)来实现。
- 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:typedef pair<const Key, T> value_type;
- 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。
3.3.2 multimap的使用
multimap中的接口可以参考map，功能都是类似的，需要注意的是：multimap没有重载operator[]操作（为什么？multimap可以有多个重复的key，operator[ ]无法判断返回哪个key的value）
附录 力扣编程题
692. 前K个高频单词 - 力扣（LeetCode）
class Solution { public:// pair类型的relation比较重载不符合我们的需求，我们可以自己写一个仿函数struct kvCompare{bool operator()(const pair<string, int>& kv1, const pair<string, int>& kv2){return kv1.second > kv2.second || (kv1.second == kv2.second && kv1.first < kv2.first);}};vector<string> topKFrequent(vector<string>& words, int k) {map<string, int> countMap;for(auto& kv : words) countMap[kv]++;// map的迭代器是双向迭代器（重载++、--，不支持+、-）// 所以我们把数据放入vector再使用sort进行排序vector<pair<string, int>> kv(countMap.begin(), countMap.end());sort(kv.begin(), kv.end(), kvCompare());// 返回的结果只需要string，我们整理一下vector<string> v;for(int i=0; i<k; i++){v.push_back(kv[i].first);}return v;} };
349. 两个数组的交集 - 力扣（LeetCode）
class Solution { public:vector<int> intersection(vector<int>& nums1, vector<int>& nums2) {// 数据类型相同，使用迭代器区间初始化去重set<int> s1(nums1.begin(), nums1.end());set<int> s2(nums2.begin(), nums2.end());vector<int> ret;// 找交集(已经有序)// 相同的就是交集的元素，it1++、it2++; 不相等，较小的it++。有一个it结束了整个筛查就结束了// 找差集(已经有序)// 相等，it1++、it2++; 不相等，较小的是差集的元素，较小的it++。有一个it结束了，另一个没结束的也都是差集的元素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;} };
