c++：SLT容器之set、map详解

序列式容器和关联式容器

• 序列式容器：相互的两个值之间没有紧密的联系（线性结构），可以交换任意两个值。如string、vector、list、deque、array、forward_list
• 关联式容器：相互的两个位置有紧密的关联关系（通常为非线性结构），不能不是任意的两个值都能交换。如map/set，unordered_map/unordered_set系列。

一、set容器

set容器显然也是类模板，底层是一个平衡二叉搜索树

• 第一个参数是key值，作为插入标准，不可被修改。
• 第二个参数是一个仿函数，默认参数的是一个less类，因此默认是从小到大排序。
• 第三参数是空间配置器。
  

（一）函数分析

1、set的构造函数

一般来说，最常用的三种构造方式就是下面三种

• 直接构造，选择后续插入值
• 使用迭代器区间构造，它方便我们将其他的容器里的值引入进来
• 使用初始化列表构造，同样便捷。
  

void test01() {set<int> s1;set<int> s2({ 2,3,43,54,65,32,41,5,34 });vector<int> v({ 23,43,65,76,24,48 });set<int, greater<int>> s3(v.begin(), v.end());for (auto x : s1) {cout << x << " ";}cout << endl;for (auto x : s2) {cout << x << " ";}cout << endl;for (auto x : s3) {cout << x << " ";}cout << endl;
}

2、set的插入

和上面的构造相似，插入对应三种方式。

void test02() {set<int> s1;s1.insert(3);for (auto e : s1){cout << e << " ";}cout << endl;s1.insert({ 2,8,3,9 });for (auto e : s1){cout << e << " ";}vector<int> v({ 23,43,65,76,24,48 });s1.insert(v.begin(), v.end());cout << endl;for (auto e : s1){cout << e << " ";}cout << endl;
}

3、set的查找

在这里查找常用的有下面三种方式，其中第二种统计出现的次数，返回值为0（不存在）或者1（存在），加入这个接口是为了和multiset到达同时兼容。

void test03() {std::set<int> myset = { 10,20,35 ,40 ,50 ,65 ,70 ,80 ,90 };for (auto e : myset){cout << e << " ";}cout << endl;set<int>::iterator it = myset.find(10);cout << *it << endl;int n = myset.count(20);cout << n << endl;// 实现查找到的[itlow,itup)包含[30, 60]区间]// 返回 >= 30auto itlow = myset.lower_bound(30);// 返回 > 60auto itup = myset.upper_bound(60);for (auto x = itlow; x != itup; x++) cout << *x << " ";
}

4、set的删除

删除主要是单个值的删除和迭代器区间的删除。

void test04() {std::set<int> myset = { 10,20,35 ,40 ,50 ,65 ,70 ,80 ,90 };for (auto e : myset){cout << e << " ";}cout << endl;// 实现查找到的[itlow,itup)包含[30, 60]区间]// 返回 >= 30auto itlow = myset.lower_bound(30);// 返回 > 60auto itup = myset.upper_bound(60);// 删除这段区间的值myset.erase(itlow, itup);for (auto e : myset){cout << e << " ";}cout << endl;
}

5、set和multiset的区别

我们通过下面的代码可以看出区别。

void test05() {multiset<int> s = { 4,2,7,2,4,8,4,5,4,9 };auto it = s.begin();while (it != s.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;
}

multiset和set的使⽤基本完全类似，区别在于multiset⽀持值冗余，insert/find/count/erase都围绕着⽀持值冗余有所差异

void test06() {multiset<int> s = { 4,2,7,2,4,8,4,5,4,9,4 };for (auto e : s){cout << e << " ";}cout << endl;//相比set不同的是，x可能会存在多个，find查找中序的第一个auto pos = s.find(4);while (pos != s.end() && *pos == 4){cout << *pos << " ";++pos;}cout << endl;// 相比set不同的是，count会返回x的实际个数cout << s.count(4) << endl;//// 相比set不同的是，erase给值时会删除所有的xs.erase(4);for (auto e : s){cout << e << " ";}cout << endl;
}

（二）set容器模拟实现

二、map容器

和上面的set唯一的区别就是map是key_value结构，因此就多了一个模板参数。

（一）函数分析

1、pair类型介绍

pair是一个类模板，可以将两种类型绑定起来，达到一一对应的效果。

typedef pair<const Key, T> value_type;
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){}template<class U, class V>pair(const pair<U, V>& pr) : first(pr.first), second(pr.second){}
};
template <class T1, class T2>
inline pair<T1, T2> make_pair(T1 x, T2 y)
{return (pair<T1, T2>(x, y));
}

void test07() {pair<string, string> kv1("first", "第一个");pair<string, string> kv2 = make_pair("sort", "排序");cout << kv1.first << " " << kv1.second << endl;cout << kv2.first << " " << kv2.second << endl;
}

2、map的构造函数

通常使用下面三种方式实现构造初始化

• 直接构造，选择后续插入值
• 使用迭代器区间构造，它方便我们将其他的容器里的值引入进来
• 使用初始化列表构造，同样便捷。
  

void test08() {// initializer_list构造及迭代遍历cout << "initializer_list构造及迭代遍历" << endl;map<string, string> dict1 = { {"left", "左边"}, {"right", "右边"},{"insert", "插入"},{ "string", "字符串" } };auto it = dict1.begin();while (it != dict1.end()){cout << it->first << ":" << it->second << endl;++it;}//迭代器区间构造cout << endl;cout << "迭代器区间构造" << endl;vector<pair<string,string>> v = { {"left", "左边"}, {"right", "右边"},{"insert", "插入"},{ "string", "字符串" } };map<string, string> dict2(v.begin(), v.end());auto it2 = dict2.begin();while (it2 != dict2.end()){cout << it2->first << ":" << it2->second << endl;++it2;}cout << endl;
}

3、map的插入

插入主要也是三种方式，单值插入、迭代器区间插入以及initializer_list插入

void test10() {map<string, string> dict = { {"left", "左边"}, {"right", "右边"},{"insert", "插入"},{ "string", "字符串" } };pair<string, string> kv1("first", "第一个");dict.insert(kv1);dict.insert(pair<string, string>("second", "第二个"));dict.insert(make_pair("sort", "排序"));dict.insert({ "auto", "自动的" });for (const auto& e : dict){cout << e.first << ":" << e.second << endl;}cout << endl;
}

4、map的查找

// 查找k，返回k所在的迭代器，没有找到返回end()
iterator find (const key_type& k);
// 查找k，返回k的个数
size_type count (const key_type& k) const;
// 返回⼤于等k位置的迭代器
iterator lower_bound (const key_type& k);
// 返回⼤于k位置的迭代器
const_iterator lower_bound (const key_type& k) const;

4、map的删除

// 删除⼀个迭代器位置的值
iterator erase (const_iterator position);
// 删除k，k存在返回0，存在返回1
size_type erase (const key_type& k);
// 删除⼀段迭代器区间的值
iterator erase (const_iterator first, const_iterator last);

5、map的修改（value)

map支持修改value数据

• 迭代器，迭代器返回其value进行修改
• operator[]，不仅仅支持修改，还支持插入数据和查找数据
  operator[]
  1、如果k不在map中，insert会插⼊k和mapped_type默认值，同时[]返回结点中存储
  mapped_type值的引⽤，那么我们可以通过引⽤修改返映射值。所以[]具备了插⼊+修改功能
  2、如果k在map中，insert会插⼊失败，但是insert返回pair对象的first是指向key结点的
  迭代器，返回值同时[]返回结点中存储mapped_type值的引⽤，所以[]具备了查找+修改的功能

key_type -> The first template parameter (Key)
mapped_type -> The second template parameter (T)
value_type -> pair<const key_type,mapped_type>mapped_type& operator[] (const key_type& k)
{pair<iterator, bool> ret = insert({ k, mapped_type() });
iterator it = ret.first;
return it->second;
}

7、map和multimap的区别

和前面的multiset/set关系相同，就不再赘述。

8、结构化绑定遍历

在遍历map时，c++14可以使用下面的方式来遍历

void test09() {map<string, string> dict1 = { {"left", "左边"}, {"right", "右边"},{"insert", "插入"},{ "string", "字符串" } };// 结构化绑定 C++17for (const auto& [k,v] : dict1){cout << k << ":" << v << endl;}cout << endl;
}