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文章目录
- 1. 关联式容器
- 2. 键值对
- 3. set
- 3.1 set的模板参数列表
- 3.2 set的构造
- 3.3 set的迭代器
- 3.4 set的容量
- 3.5 set修改操作
- 3.6 multiset
- 4. map
- 4.1 map的模板参数说明
- 4.2 map的构造
- 4.3 map的迭代器
- 4.4 map的容量与元素访问
- 4.5 map中元素的修改
- 4.5.1 insert
- 4.5.2 erase
- 4.6 operator[]
- 4.7 multimap
1. 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(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,存储的数据之间没有关联。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。一般还可以用来查找数据,存储的数据之间有很强的关联性。
2. 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。
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)
{}
};
3. set
- 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。
注意:
- 与map/multimap不同,map/multimap中存储的是真正的键值对<key, value>,set中只放value,但在底层实际存放的是由<value, 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: l o g 2 n log_2 n log2n
- set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 set的模板参数列表
set的模板参数列表
T: set中存放元素的类型,实际在底层存储<value, value>的键值对。
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
3.2 set的构造
简单使用一下:
#include <iostream>
#include<set>
#include<vector>
using namespace std;void test_set1()
{set<int>s1;s1.insert(1);s1.insert(11);s1.insert(3);s1.insert(1); s1.insert(4);s1.insert(2);set<int>::iterator it = s1.begin();while (it != s1.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;vector<int> v = { 3,2,8,1,10,2 };set<int> s2(v.begin(), v.end());for (auto e:s2){cout << e << " ";}cout << endl;set<int> s3= { 3,2,8,1,10,2 };for (auto e : s3){cout << e << " ";}cout << endl;
}
int main()
{test_set1();return 0;
}
发现set不仅仅排序,还去重:
3.3 set的迭代器
3.4 set的容量
3.5 set修改操作
erase测试一下:
set<int> s3= { 3,2,8,1,10,2 };for (auto e : s3){cout << e << " ";}cout << endl;s3.erase(8);s3.erase(18);for (auto e : s3){cout << e << " ";}
来看一下find:
find测试:
set<int> s3= { 3,2,8,1,10,2 };for (auto e : s3){cout << e << " ";}cout << endl;s3.erase(8);s3.erase(18);for (auto e : s3){cout << e << " ";}cout << endl;auto pos = s3.find(3);if (pos != s3.end()){cout << *pos << endl;s3.erase(pos);}else{cout << "找不到" << endl;}for (auto e : s3){cout << e << " ";}cout << endl;
3.6 multiset
直接看代码:
void test_set2()
{multiset<int>s1;s1.insert(1);s1.insert(11);s1.insert(3);s1.insert(1);s1.insert(4);s1.insert(2);set<int>::iterator it = s1.begin();while (it != s1.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;}
相比较于set, multiset排序没有去重,允许冗余,插入几个就存几个。在multiset中,相同值可以插入在左边,也可以在右边,看具体实现。
左边树,默认插在右边。
在multiset中的find,默认查找中序中第一个。
4. map
- 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。
- 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))。
4.1 map的模板参数说明
key: 键值对中key的类型
T: 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: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空间配置器。
注意:在使用map时,需要包含头文件
4.2 map的构造
4.3 map的迭代器
iterator遍历的时候key可以修改,value不可以修改。
如果是const_iterator,key和value都不可以修改。
4.4 map的容量与元素访问
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?
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value,at()函数直接抛异常。
4.5 map中元素的修改
4.5.1 insert
insert插入的类型是:value_type&
而这个value_type是内嵌类型,就找member type:pair(键值对)
在测试代码的时候发现,pair不支持流插入符:
想要看到结果又不可能出现写一个流插入,而这时候就直接分别访问pair里面的第一个值,和第二个值:
还可以用->:
它写全就是:
void test_map1()
{map<string, string> dict;pair<string, string>kv1("sort", "排序");dict.insert(kv1);dict.insert(pair<string, string>("left", "左边"));dict.insert(make_pair("right", "右边"));//隐式类型转换//pair<string, string>kv2 = { "string","字符串" };dict.insert({ "string","字符串" });//map<string, string>:: iterator it = dict.begin();auto it = dict.begin();while (it != dict.end()){cout << (*it).first<<":"<<(*it).second << endl;/*cout << it->first << ":" << it->second << endl;cout << it.operator->()->first << ":" << it.operator->()->second << endl;*/++it;}cout << endl;for (auto& kv : dict){cout<<kv.first<< ":" << kv.second << endl;}cout << endl;//map<string, string>dict2 = { { "string","字符串" } ,{"left", "左边"},{"right", "右边" } };}
pair中的first不可以修改,second可以修改。
4.5.2 erase
在erase的时候就只跟key有关联,是用key去查找的。
4.6 operator[]
operator[]相当于V& operator[](const K& key):
- operator[]充当的第一个功能是插入(一般不常用):
void test_map3()
{map<string, string> dict;dict.insert({ "string","字符串" });dict["right"];}
这里的key就是right,value就是空的string对象,value是缺省值
-
operator[]第二个作用是插入加修改:
刚开始返回的是缺省的value,而现在把它修改了
-
operator[]第二个作用是对已经存在的值查找:
-
operator[]还可以修改:
4.7 multimap
- 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。
- 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。
- 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