【C++】map、set基本用法

简介: 本文介绍了C++ STL中的`map`和`set`两种关联容器。`map`用于存储键值对,每个键唯一;而`set`存储唯一元素,不包含值。两者均基于红黑树实现,支持高效的查找、插入和删除操作。文中详细列举了它们的构造方法、迭代器、容量检查、元素修改等常用接口,并简要对比了`map`与`set`的主要差异。此外,还介绍了允许重复元素的`multiset`和`multimap`。

前言:

C++的STL已经学习很大一部分了,接下来介绍的是map set是c++的是两种关联容器。

简单介绍

map set

  • 两者都使用红黑树作为底层数据结构来存储元素。
  • map是一种键值对容器,其中每个键都是唯一的,并且与一个值相关联。
  • set则是一个元素集合,其中的每个元素也是唯一的,但它不存储与元素相关联的值。

set(K模型)

set使用介绍

set是标准模板库(STL)中的一种关联容器,它存储的元素是唯一的,并且按照特定的顺序(默认是升序)自动排序。

set的构造

函数声明 功能介绍
set (const Compare& comp = Compare(), const Allocator& = Allocator() ); 构造空的set
set (InputIterator first, InputIterator last, const Compare& comp = Compare(), const Allocator& = Allocator() ); 用[first, last)区 间中的元素构造
set set ( const set& x); set的拷贝构造

set的迭代器

函数声明 功能介绍
iterator 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end
reverse_iterator rend() 返回set最后一个元素下一个位置的反向迭代器, 即rbegin
const_reverse_iterator crbegin()const 返回set第一个元素的反向const迭代器,即cend
const_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

set的容量

函数声明 功能介绍
bool empty ( ) const 检测set是否为空,空返回false,否则返回true
size_type size() const 返回set中有效元素的个数

set的修改

函数声明 功能介绍
pair insert ( const value_type& x ) 在set中插入元素x,实际插入的是构成的 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,返回在set中的位置,false>
void erase ( iterator position ) 删除set中position位置上的元素
size_type erase ( const key_type& x ) 删除set中值为x的元素,返回删除的元素的个数
void erase ( iterator first, iterator last ) 删除set中[first, last)区间中的元素
void swap ( set& st ); 交换set中的元素
void clear ( ) 将set中的元素清空
iterator find ( const key_type& x ) const 返回set中值为x的元素的位置
size_type count ( const key_type& x ) const 返回set中值为x的元素的个数

multiset

它允许存储具有相同值的元素,并且这些元素会根据特定的排序准则自动排序。与 set 容器不同,multiset 允许重复的元素值。

  • multiset的操作大致是一样的唯一的额区别就是,multiset允许有重复的元素。
  • 针对set以下接口,大致是留给multiset
函数声明 功能介绍
lower_bound 返回比这个大于等于这个值的迭代器
upper_bound 返回大于这个值的迭代器
equal_range pair equal_range (const value_type& val) const
返回这个值的区间,满足左闭又开。
  • pair<iterator,iterator>这个返回值是键对值。

map(KV模型)

map是一种关联容器,它存储元素作为键值对(key-value pairs),其中每个键都是唯一的。

map的使用介绍

map的迭代器

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()和cend() 与begin和end意义相同,但cbegin和cend所指向的元素不能修改
rbegin()和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()和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

map的容量与元素访问

函数声明 功能简介
bool empty ( ) const 检测map中的元素是否为空,是返回 true,否则返回false
size_type size() const 返回map中有效元素的个数
mapped_type& operator[] (const key_type& k) 返回去key对应的value
  • 值得注意的是[]由于map存储的值的键值对.

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。

在这里插入图片描述

代码解析

pair<iterator, bool> ret = insert(key, V());
return ret.first->second;
  • 如果key存在,则返回这等于key的迭代器。
  • 如果key不存在,在则返回新插入节点的迭代器。

pair

std::pair 是 C++ 标准模板库(STL)中的一个模板结构,用于存储一对值。

在map中是如何赋值:

void TestMap()
{
   
    map<string, string> m;
    string s1("苹果");
    string s2("apple");
    m.insert(pair<string, string>(s1, s2));
    //C++98pair构造
    m.insert(make_pair("桃子", "peach"));
    //C++11 多参数的构造函数隐式类型转换
    m.insert({
    "香蕉","banana" });

    for (auto e : m)
    {
   
        cout << e.first << ":" << e.second << endl;
    }
}

map中元素的修改

函数声明 功能简介
pair insert ( const value_type& x ) 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 ( iterator position ) 删除position位置上的元素
size_type erase ( const key_type& x ) 删除键值为x的元素
void erase ( iterator first, iterator last ) 删除[first, last)区间中的元素
void swap ( map& mp ) 交换两个map中的元素
void clear ( ) 将map中的元素清空
iterator find ( const key_type& 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end
const_iterator find ( const key_type& x ) 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cend
size_type count ( const key_type& x ) 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

multimap

multimap是C++标准模板库(STL)中的一种关联容器,它存储键值对,并且允许一个键对应多个值。这与map容器不同,后者对于每个键只存储一个值。

函数声明 功能介绍
lower_bound 返回比这个大于等于这个值的迭代器
upper_bound 返回大于这个值的迭代器
equal_range pair equal_range (const value_type& val) const 返回这个值的区间,满足左闭又开。

map和set对比

综上所述map和set很相似,很多接口都一样,区别如下

对比维度 map set
存储元素 键值对 单个值
唯一性 键唯一 元素唯一
访问方式 通过键访问值 通过迭代器遍历
修改能力 可以通过键修改值 元素不可修改
默认排序 键升序 值升序
底层结构 红黑树 红黑树


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| 访问方式 | 通过键访问值 | 通过迭代器遍历
|
| 修改能力 | 可以通过键修改值 | 元素不可修改
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| 默认排序 | 键升序 | 值升序
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| 底层结构 | 红黑树 | 红黑树 |

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