【C++中map和set的使用】
【知识预告】
- 关联式容器
- 键值对
- 树形结构的关联式容器
- 底层结构
1 关联式容器
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。
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
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。
3 树形结构的关联式容器
根据应用场景的不同，STL总共实现了两种不同结构的管理式容器：树型结构与哈希结构。树型结构的关联式容器主要有四种：map、set、multimap、multiset。这四种容器的共同点是：使用平衡搜索树(即红黑树)作为其底层结果，容器中的元素是一个有序的序列。下面一依次介绍每一个容器。
3.1 set
set文档介绍
- 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：
- map/multimap中存储的是真正的键值对
- 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：
- set中的元素不允许修改。
- set中的底层使用二叉搜索树(红黑树)来实现。
3.1.2 set的使用
直接看代码，简单易懂（有注释）。
int main()
{
set<int> s;
s.insert(5);
s.insert(2);
s.insert(6);
s.insert(1);
s.insert(1);
s.insert(2);
s.insert(5);
s.insert(5);
//auto it = s.begin();
set<int>::iterator it = s.begin(); // 支持迭代器
while (it != s.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl; // 1 2 5 6 排序 + 去重
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl; // 1 2 5 6 支持范围for
// 删除存在的
s.erase(2);
// 删除不存在的
//set::iterator it = s.find(3);
it = s.find(30);
if (it != s.end())
{
s.erase(it);
}
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl; // 1 5 6
if (s.count(3)) // 查找3在不在
{
cout << "3在" << endl;
}
else
{
cout << "3不在" << endl; // 3不在
}
return 0;
}
int main()
{
set<int> myset;
set<int>::iterator itlow, itup;
for (int i = 1; i < 10; i++) myset.insert(i * 10); // 10 20 30 40 50 60 70 80 90
//itlow = myset.lower_bound(30);
itlow = myset.lower_bound(25); // 返回的是 >= val的iterator
itup = myset.upper_bound(60); // 返回的是> val的iterator
myset.erase(itlow, itup); // 10 20 70 80 90
cout << "myset contains:";
for (set<int>::iterator it = myset.begin(); it != myset.end(); ++it)
{
cout << ' ' << *it;
}
cout << '\n';
// myset contains: 10 20 70 80 90
return 0;
}
3.2 multiset
3.2.1 multiset的介绍
multiset文档介绍
- multiset是按照特定顺序存储元素的容器，其中元素是可以重复的。
- 在multiset中，元素的value也会识别它(因为multiset中本身存储的就是
- 在内部，multiset中的元素总是按照其内部比较规则(类型比较)所指示的特定严格弱排序准则进行排序。
- multiset容器通过key访问单个元素的速度通常比unordered_multiset容器慢，但当使用迭代器遍历时会得到一个有序序列。
- multiset底层结构为二叉搜索树(红黑树)。
- 在multiset中找某个元素，时间复杂度为O(logN)。
- multiset的作用：可以对元素进行排序。
3.2.2 multiset的使用
int main()
{
multiset<int> s;
s.insert(5);
s.insert(2);
s.insert(6);
s.insert(1);
s.insert(1);
s.insert(2);
s.insert(1);
s.insert(5);
s.insert(2);
multiset<int>::iterator it = s.begin();
while (it != s.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl; // 1 1 1 2 2 2 5 5 6
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl; // 1 1 1 2 2 2 5 5 6
// 如果有多个值，find返回中序第一个val
it = s.find(2);
while (it != s.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl; // 2 2 2 5 5 6
// 查看有几个1
cout << s.count(1) << endl; // 3
// [>=val, >val)
//auto ret = s.equal_range(2);
//s.erase(ret.first, ret.second);
size_t n = s.erase(2); // 删除全部的2
cout << n << endl; // 3
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl; // 1 1 1 5 5 6
return 0;
}
3.3 map
3.3.1 map的介绍
map的文档简介
- 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通常用于排序和唯一地标识元素，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:
- 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))。
3.3.2 map的使用
int main()
{
map<string, string> dict;
dict.insert(pair<string, string>("sort", "排序"));
dict.insert(pair<string, string>("insert", "插入"));
dict.insert(pair<const char*, const char*>("left", "左边"));
// make_pair可以自动识别类型
dict.insert(make_pair("right", "右边")); // 以后推荐这种写法
// erase如果不存在，那就插入erase，并且使用默认val(一般是0)
dict["erase"];
cout << dict["erase"] << endl;
// erase如果存在，那就是查找，返回的是erase的val(引用返回)
dict["erase"] = "删除"; // 修改erase的val
cout << dict["erase"] << endl;
dict["test"] = "测试";
dict["left"] = "左边、剩余";
// 这里的方括号操作符，很神奇，功能很多
string s1("xxx"), s2("yyy");
dict.insert(make_pair(s1, s2));
map<string, string>::iterator it = dict.begin();
while (it != dict.end())
{
cout << (*it).first << ":";
cout << (*it).second << endl;
//cout << it->second << endl;
it++;
}
return 0;
}
int main()
{
map<string, string> dict;
dict.insert(pair<string, string>("sort", "排序"));
dict.insert(pair<string, string>("insert", "插入"));
// make_pair可以自动识别类型
dict.insert(make_pair("right", "右边"));
dict["test"] = "测试";
dict["left"] = "左边、剩余";
string s1("xxx"), s2("yyy");
dict.insert(make_pair(s1, s2));
for (const auto& kv : dict)
{
cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
}
for (auto& kv : dict)
{
//kv.first += 'x'; // 报错
kv.second += 'x'; // 不报错
// first不可以修改，second可以修改
cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
}
return 0;
}
int main()
{
// 统计水果出现的次数
string arr[] = { "苹果","西瓜","苹果","西瓜","苹果",
"苹果","西瓜","苹果","香蕉","苹果","香蕉" };
map<string, int> countMap;
for (auto& str : arr)
{
auto ret = countMap.find(str);
if (ret == countMap.end())
{
// 没有表示第一次出现，插入
countMap.insert(make_pair(str, 1));
}
else
{
// 次数++
ret->second++;
// (*ret).second++;
}
}
for (auto& kv : countMap)
{
cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
}
// 苹果:6
// 西瓜:3
// 香蕉:2
return 0;
}
int main()
{
string arr[] = { "苹果","西瓜","苹果","西瓜","苹果",
"苹果","西瓜","苹果","香蕉","苹果","香蕉" };
map<string, int> countMap;
for (auto& str : arr)
{
countMap[str]++;
// 方括号，给它一个key，它返回对应key的val（val的引用）
}
for (auto& kv : countMap)
{
cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
}
// 苹果:6
// 西瓜:3
// 香蕉:2
return 0;
}
3.4 multimap
3.4.1 multimap的介绍
multimap文档介绍
- 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
- 在multimap中，通常按照key排序，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。
- 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。
3.4.2 multimap的使用
- multimap中的key是可以重复的。
- multimap中的元素默认将key按照小于来比较。
- multimap中没有重载operator[]操作。
- 使用时与map包含的头文件相同。
int main()
{
multimap<string, string> dict;
dict.insert(make_pair("left", "左边"));
dict.insert(make_pair("left", "剩余"));
dict.insert(make_pair("left", "左边"));
for (auto& kv : dict)
{
cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
}
// left:左边
// left:剩余
// left:左边
return 0;
}
例题：两个数组的交集
class Solution {
public:
vector<int> intersection(vector<int>& nums1, vector<int>& nums2)
{
// 排序 + 去重
set<int> s1(nums1.begin(),nums1.end());
set<int> s2(nums2.begin(),nums2.end());
// set排过序，依次比较，小的一定不是交集，相等的是交集
auto it1 = s1.begin();
auto it2 = s2.begin();
vector<int> ret;
while(it1 != s1.end() && it2 != s2.end())
{
if(*it1 < *it2)
{
it1++;
}
else if(*it2 < *it1)
{
it2++;
}
else
{
ret.push_back(*it1);
it1++;
it2++;
}
}
return ret;
}
};