c++的stl中有哪几种map容器，都有什么应用场景？

在 C++ STL（标准模板库）中，有四种与 map 相关的容器，分别是 std::map、std::multimap、std::unordered_map 和 std::unordered_multimap，下面将详细介绍它们的特点和应用场景。

1. std::map

• 特点
  • 有序性：std::map 基于红黑树（一种自平衡的二叉搜索树）实现，它会根据键（key）的大小对元素进行自动排序，默认使用 std::less<Key> 比较函数，键的类型必须支持该比较操作。
  • 键的唯一性：每个键在 std::map 中是唯一的，插入相同键的元素时，新元素会覆盖旧元素。
  • 查找、插入和删除操作的时间复杂度：平均和最坏情况下的时间复杂度均为 \(O(log n)\)，其中 n 是容器中元素的数量。
• 应用场景
  • 需要有序存储键值对的场景：例如，在实现一个字典程序时，需要按照字母顺序对单词进行排序和查找，使用 std::map 可以方便地实现这一功能。
  • 对元素顺序有要求的统计场景：统计不同年龄段的人数，键为年龄，值为对应年龄的人数，使用 std::map 可以让结果按照年龄从小到大排序，便于查看和分析。

2. std::multimap

• 特点
  • 有序性：和 std::map 一样，std::multimap 也是基于红黑树实现的，会根据键的大小对元素进行排序。
  • 键的可重复性：允许存储多个具有相同键的元素，这是它与 std::map 的主要区别。
  • 查找、插入和删除操作的时间复杂度：同样为 \(O(log n)\)。
• 应用场景
  • 需要存储重复键的映射关系场景：在一个学生成绩管理系统中，一个课程可能有多个学生取得相同的成绩，此时可以使用 std::multimap 来存储课程成绩和学生的映射关系，键为成绩，值为学生信息。
  • 事件调度系统：在事件调度系统中，多个事件可能会在同一时间点触发，使用 std::multimap 可以将时间点作为键，事件作为值，方便按照时间顺序对事件进行管理和调度。

3. std::unordered_map

• 特点
  • 无序性：std::unordered_map 基于哈希表实现，它不会对元素进行排序，元素的存储顺序是由哈希函数决定的。
  • 键的唯一性：每个键在 std::unordered_map 中是唯一的，插入相同键的元素时，新元素会覆盖旧元素。
  • 查找、插入和删除操作的时间复杂度：平均情况下为 \(O(1)\)，但在最坏情况下（哈希冲突严重）可能达到 \(O(n)\)。
• 应用场景
  • 需要快速查找键值对的场景：在缓存系统中，需要快速根据键查找对应的值，使用 std::unordered_map 可以在常数时间内完成查找操作，提高系统的性能。
  • 数据统计和计数场景：统计一段文本中每个单词的出现次数，使用 std::unordered_map 可以快速地更新和查找每个单词的计数。

4. std::unordered_multimap

• 特点
  • 无序性：基于哈希表实现，元素无序存储。
  • 键的可重复性：允许存储多个具有相同键的元素。
  • 查找、插入和删除操作的时间复杂度：平均情况下为 \(O(1)\)，最坏情况下为 \(O(n)\)。
• 应用场景
  • 需要存储重复键且对查找速度有要求的场景：在一个电商系统中，统计每个商品分类下的所有商品，一个商品可能属于多个分类，使用 std::unordered_multimap 可以快速地根据分类查找商品，同时允许一个分类下有多个商品。
  • 图的邻接表表示：在图的表示中，一个顶点可能有多个相邻顶点，使用 std::unordered_multimap 可以高效地存储顶点和其相邻顶点的关系。

综上所述，选择使用哪种 map 容器取决于具体的应用场景，需要综合考虑元素的顺序要求、键的唯一性以及对查找、插入和删除操作的性能要求等因素。