C++学习笔记（三十一）——map
一、std::map
（1）map与其适用场景
std::map 是 C++的STL（标准模板库）中的关联容器（Associative Container），底层基于 红黑树（Red-Black Tree） 实现，支持键值对存储，键自动排序，并提供高效的查找、插入和删除操作。
特点：
- 键值对存储：每个元素是
key-value形式，如{1, "Alice"}。 - 键唯一：不允许重复键（使用
std::multimap可允许重复键）。 - 自动排序：键按升序存储（可自定义降序）。
- 底层实现：基于红黑树（Red-Black Tree），
insert、erase、find复杂度为 O(log n)。 - 支持随机访问：可通过
operator[]访问或修改值。
适用场景：
- 字典存储（Key-Value 映射）（如学生成绩表）。
- 高效查找（比
vector、list快）。 - 按键自动排序（如排名表）。
（2）map vs unordered_map
| 特性 | map（有序映射） | unordered_map（哈希映射） |
|---|---|---|
| 底层实现 | 红黑树 | 哈希表 |
| 时间复杂度 | O(log n) | O(1)（最坏 O(n)） |
| 是否排序 | 自动排序 | 无序 |
| 适用场景 | 有序存储，适用于范围查询 | 更快的查找（无序） |
二、std::map 的常用函数
| 函数 | 作用 |
|---|---|
insert({key, value}) | 插入元素（如果 key 存在，不会修改） |
erase(key) | 删除指定键的元素 |
find(key) | 查找键，返回迭代器 |
count(key) | 检查键是否存在（返回 0 或 1） |
operator[] | 访问/修改元素 |
size() | 获取元素个数 |
empty() | 判断是否为空 |
clear() | 清空 map |
三、std::map的基本使用
(1) 插入、访问与遍历
示例：
#include <iostream>
using namespace std;
#include <map>
#include <string>
int main() {
map<int, string> students;
students.insert({ 1, "Alice" });
students.insert({ 3, "Charlie" });
students[2] = "Bob"; // 另一种插入方式
cout << "学生名单:" << endl;
for (const auto s : students)
{
cout << "ID: " << s.first << ", Name: " << s.second << endl;
}
system("pause");
return 0;
}
注意：
insert函数的返回值是pair<iterator, bool>，第一个参数是插入元素或已有键对应的迭代器，第二个参数表示是否成功插入元素。- 执行插入操作时，首先检查给定键是否已存在于
map中，如果键已存在于map中，则它不会插入map中，并且迭代器将迭代到现有键返回，否则在map中插入新元素。
(2) 查找键
示例：
#include <iostream>
using namespace std;
#include <map>
#include <string>
int main() {
map<int, string> students = { {1, "Alice"}, {2, "Bob"}, {3, "Charlie"} };
if (students.find(2) != students.end())
{
cout << "找到 ID 2: " << students[2] << endl;
}
else
{
cout << "ID 2 不存在" << endl;
}
system("pause");
return 0;
}
注意：
find(key)—— 查找键，返回迭代器：若存在，返回指向目标键的迭代器；若不存在，返回map.end()迭代器。
(3) 删除元素
示例：
#include <iostream>
using namespace std;
#include <map>
#include <string>
int main() {
map<int, string> students = { {1, "Alice"}, {2, "Bob"}, {3, "Charlie"} };
students.erase(2); // 删除 ID=2 的学生
for (const auto& s : students)
{
cout << "ID: " << s.first << ", Name: " << s.second << endl;
}
system("pause");
return 0;
}
(4) 自定义排序（降序）
示例：
#include <iostream>
using namespace std;
#include <map>
#include <string>
int main() {
map<int, string, greater<int>> students = { {1, "Alice"}, {2, "Bob"}, {3, "Charlie"} };
for (const auto& s : students)
{
cout << "ID: " << s.first << ", Name: " << s.second << endl;
}
system("pause");
return 0;
}
注意：
map的默认排序为升序（set<int> s），可用std::greater<>降序排序。
四、std::map的应用
(1) 统计单词出现次数
示例：
#include <iostream>
using namespace std;
#include <map>
#include <string>
#include <sstream>
int main() {
map<string, int> wordCount;
string text = "apple banana apple orange banana apple";
stringstream ss(text);
string word;
while (ss >> word)
{
wordCount[word]++;
}
for (const auto& w : wordCount)
{
cout << w.first << ": " << w.second << endl;
}
system("pause");
return 0;
}
注意：
<sstream>是C++ 标准库中的一个组件，它提供了一种方便的方式来处理字符串流（可以像处理流一样处理字符串）。stringstream是一个流类，允许你将字符串当作输入/输出流来使用，这使得从字符串中读取数据或将数据写入字符串变得非常简单。
(2) 排行榜（按分数排序）
示例：
#include <iostream>
using namespace std;
#include <map>
#include <string>
int main() {
map<int, string, greater<int>> ranking;
ranking[95] = "Alice";
ranking[90] = "Bob";
ranking[100] = "Charlie";
for (const auto& r : ranking)
{
cout << r.first << " 得分: " << r.second << endl;
}
system("pause");
return 0;
}