关联式容器

在初阶阶段我们已经接触过STL中的部分容器比如vector、list、deque、forward_list(C11)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,

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valuekey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查找该单词在词典中就可以找到与其对应的中文含义。

根据应用场景的不同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。

下面依次介绍每一个容器。

3.1

set是按照一定次序存储元素的容器在set中元素的value也标识它(value就是key类型为T)并且每个value必须是唯一的。

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。

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。

set在底层是用二叉搜索树(红黑树)实现的。

与map/multimap不同map/multimap中存储的是真正的键值对key,

valueset中只放

value构成的键值对。

set中插入元素时只需要插入value即可不需要构造键值对。

set中的元素不可以重复(因此可以使用set进行去重)。

使用set的迭代器遍历set中的元素可以得到有序序列set中的元素默认按照小于来比较set中查找某个元素时间复杂度为

log_2

log2​nset中的元素不允许修改(为什么?)set中的底层使用二叉搜索树(红黑树)来实现。

3.1.2

Allocset中元素空间的管理方式使用STL提供的空间配置器管理。

set的构造

函数声明功能介绍set

begin()返回set中起始位置元素的迭代器iterator

end()返回set中最后一个元素后面的迭代器const_iterator

cbegin()

const返回set中起始位置元素的const迭代器const_iterator

cend()

const返回set中最后一个元素后面的const迭代器reverse_iterator

rbegin()返回set第一个元素的反向迭代器即endreverse_iterator

rend()返回set最后一个元素下一个位置的反向迭代器即rbeginconst_reverse_iterator

crbegin()

const返回set第一个元素的反向const迭代器即cendconst_reverse_iterator

crend()

const返回set最后一个元素下一个位置的反向const迭代器即crbegin

代码如下

endl;setint::const_reverse_iterator

s.rbegin();while

endl;setint::const_reverse_iterator

ssh

const检测set是否为空空返回true否则返回truesize_type

size()

x构成的键值对如果插入成功返回该元素在set中的位置true,如果插入失败说明x在set中已经存在返回x在set中的位置falsevoid

erase

rand();v1.push_back(tmp);}*/for

(int

endl;//5存在插入失败第二个位置返回false(0);cout

*s1.insert(5).first

endl;//第一个位置返回指向5位置所在的迭代器故打印时需要解引用*s1.erase(5);//删除第五个元素即为5for

(auto

endl;//5已经被删除s1.insert(100);for

(auto

endl;//删除set中对应类型的元素删除100返回被删除的个数1for

(auto

6);first.swap(second);//直接交换两个set中的元素for

(auto

endl;//返回的是指向5的迭代器进行解引用打印输出。

cout

first.count(7)

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。

在map中键值key通常用于排序和唯一地标识元素而值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

pairconst

value_type;在内部map中的元素总是按照键值key进行比较排序的。

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。

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))。

3.2.2

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通过空间配置器来申请底层空间不需要用户传递除非用户不想使用标准库提供的

函数声明功能介绍begin()

和end()begin:首元素的位置end最后一个元素的下一个位置cbegin()

cend()与begin和end意义相同但cbegin和cend所指向的元素不能修改rbegin()rend()反向迭代器rbegin在end位置rend在begin位置其和–操作与begin和end操作移动相反crbegin()crend()与rbegin和rend位置相同操作相同但crbegin和crend所指向的元素不能修改

代码如下

迭代器这意味着你不能通过这些迭代器更改容器中的元素。

//如果你需要更改容器中的元素你应该使用

begin()

const检测map中的元素是否为空是返回true否则返回falsesize_type

size()

endl;//1:为空mp.insert(make_pair(jiejie,

2021));cout

//问题当key不在map中时通过operator获取对应value时会发生什么问题

//如果

与容器中元素的键匹配则该函数返回对其映射值的引用。

mp[leave];

//如果

与容器中任何元素的键不匹配则该函数将插入具有该键的新元素并返回对其映射值的引用。

//请注意这始终将容器大小增加

1即使没有为元素分配映射值(默认为零就像上面添加的leave一样)//元素是使用其默认构造函数构造的。

for

(auto

ning:2018注意在元素访问时有一个与operator[]类似的操作at()(该函数不常用)函数都是通过key找到与key对应的value然后返回其引用不同的是当key不存在时operator[]用默认value与key构造键值对然后插入返回该默认valueat()函数直接抛异常。

insert

)在map中插入键值对x注意x是一个键值对返回值也是键值对iterator代表新插入元素的位置bool代表释放插入成功void

erase

x)在map中插入key为x的元素找到返回该元素的位置的迭代器否则返回endconst_iterator

find

const在map中插入key为x的元素找到返回该元素的位置的const迭代器否则返回cendsize_type

count

const返回key为x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

代码如下

将键值对peach,桃子插入map中用pair直接来构造键值对m.insert(pairstring,

string(peach,

将键值对peach,桃子插入map中用make_pair函数来构造键值对m.insert(make_pair(banan,

香蕉));//

借用operator[]向map中插入元素//operator[]的原理是用key,

T()构造一个键值对然后调用insert()函数将该键值对插入到map中//如果key已经存在插入失败insert函数返回该key所在位置的迭代器//如果key不存在插入成功insert函数返回新插入元素所在位置的迭代器//operator[]函数最后将insert返回值键值对中的value返回//

将apple,

插入map中插入成功返回value的引用将“苹果”赋值给该引用结果m[apple]

苹果;//

用迭代器去遍历map中的元素可以得到一个按照key排序的序列for

(auto

map中的键值对key一定是唯一的如果key存在将插入失败auto

ret

删除key为apple的元素m.erase(apple);if

m.count(apple))cout

peach---桃子键值为peach的元素已经存在peach---桃子

插入失败

map中的的元素是键值对map中的key是唯一的并且不能修改默认按照小于的方式对key进行比较map中的元素如果用迭代器去遍历可以得到一个有序的序列map的底层为平衡搜索树(红黑树)查找效率比较高

O(log_2

O(log2​N)支持[]操作符operator[]中实际进行插入查找。

3.3

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。

在multiset中元素的value也会识别它(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keykey就是value类型为T).

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。

multiset底层结构为二叉搜索树(红黑树)。

value的键值对mtltiset的插入接口中只需要插入即可与set的区别是multiset中的元素可以重复set中value是唯一的使用迭代器对multiset中的元素进行遍历可以得到有序的序列multiset中的元素不能修改在multiset中找某个元素时间复杂度为

O(log_2

此处只简单演示set与multiset的不同其他接口与set相同同学们可参考set。

#includeiostream

multimap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。

在multimap中通常按照key排序和唯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

pairconst

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。

multimap在底层用二叉搜索树(红黑树)来实现。

注意multimap和map的唯一不同就是map中的key是唯一的而multimap中key是可以重复的。

3.4.2

multimap中的key是可以重复的。

multimap中的元素默认将key按照小于来比较。

multimap中没有重载operator[]操作因为对于std::multimap来说关键的问题是它允许多个相同的键。

因此对于给定的键你可能会有多个不同的值。

在这种情况下使用operator[]可能会产生混淆。

使用时与map包含的头文件相同。

#includeiostream

mp;//multimap中的key是const类型的//不可修改。

mp.insert(make_pairconst

const