C++ STL map & multimap 查找操作详解

一、容器基础特性

1. map核心特征

• 关联容器：键值对存储（key-value）
• 唯一键：每个key唯一存在
• 自动排序：按key升序排列（默认）

2. multimap特殊性质

• 允许重复键：同一key可对应多个值
• 分组存储：相同key的元素连续存放
• 迭代器稳定性：插入/删除不影响已有元素位置

// 典型声明方式
map<int, string> mapStu;           // 唯一键容器
multimap<int, string> mumapTeacher; // 允许重复键

二、基础查找操作

1. find()方法

// map 查找示例
map<int, string>::iterator it = mapStu.find(3);
if (it != mapStu.end()) {  // 检查end()
    cout << "找到元素: " << it->second; 
}

// multimap 查找相同键
multimap<int, string>::iterator mit = mumapTeacher.find(2022);

特性	map	multimap
返回结果	单个迭代器	首个匹配迭代器
空查找处理	返回end()	返回end()

2. count()方法

int num = mumapTeacher.count(2022);  // 统计key出现次数
cout << "2022班级教师数量: " << num;

容器	返回值范围	典型用途
map	0或1	存在性判断
multimap	0到N	获取重复元素数量

三、完整代码解析

#include 
#include 

using namespace std;

int main() {
    // map 基础操作
    map<int, string> mapStu;
    mapStu.insert(pair<int, string>(3, "李小龙"));
    mapStu.insert(pair<int, string>(1, "张华"));  // 自动排序
    mapStu.insert(pair<int, string>(4, "庞平"));
    mapStu.insert(pair<int, string>(2, "任敏"));

    // map查找演示
    map<int, string>::iterator it = mapStu.find(3);
    if (it != mapStu.end()) {
        cout << "mapStu.find(3) = " << it->second << endl;  // ✅ 正确访问方式
    }

    // multimap 操作
    multimap<int, string> mumapTeacher;
    mumapTeacher.insert(make_pair(2022, "江雪"));    // ✅ 推荐使用make_pair
    mumapTeacher.insert({2022, "薛铃木"});           // C++11初始化列表
    mumapTeacher.emplace(2023, "林一徹");            // ✅ 高效构造方式
    mumapTeacher.emplace(2023, "张栗"));

    // multimap查找方法
    int count = mumapTeacher.count(2022);
    multimap<int, string>::iterator mit = mumapTeacher.find(2022);
    
    // 方法1：键值判断法
    for(; mit != mumapTeacher.end(); ++mit) {
        if(mit->first != 2022) break;  // ✅ 安全终止条件
        cout << mit->second << endl;
    }

    // 方法2：计数控制法
    /*for(int i=0; isecond << endl;
    }*/

    // equal_range 高级查找
    auto range = mumapTeacher.equal_range(2022);  // C++11自动类型推导
    for(auto it = range.first; it != range.second; ++it) {
        cout << "老师: " << it->second << endl;
    }

    // 遍历输出
    for(const auto& elem : mapStu) {  // ✅ C++11范围for
        cout << "Key: " << elem.first 
             << ", Value: " << elem.second << endl;
    }

    system("pause");
    return 0;
}

四、高级查找技巧

1. equal_range()方法

// 返回包含两个迭代器的pair
auto result = mumapTeacher.equal_range(2023);

// 遍历结果范围
for(auto it = result.first; it != result.second; ++it){
    cout << it->second << endl;
}

返回值成员	说明
first	指向第一个匹配元素的迭代器
second	指向最后一个匹配元素的下个位置

2. 边界安全处理

if(result.first != mumapTeacher.end()) {
    // 安全处理第一个元素
}

if(result.second != mumapTeacher.end()) {
    // 注意：second可能指向end()
}

五、关键差异对比

特性	map	multimap
键唯一性	✅	❌
operator[]	支持	不支持
插入方式	insert/emplace	insert/emplace
查找结果	单个元素	元素范围
典型应用场景	字典、配置项	分组数据、一对多关系

六、性能优化建议

1. 插入优化

   • 预排序数据使用hint插入

   mapStu.insert(mapStu.end(), {5, "王强"});  // 提示插入位置
   

2. 查找优化

   • 对排序数据使用lower_bound()/upper_bound()

   auto low = mapStu.lower_bound(2);
   auto high = mapStu.upper_bound(4);
   

3. 内存管理

   • 大量数据时优先使用unordered_map（需要哈希支持）

七、常见错误规避

1. 未检查迭代器有效性

   // 错误示例
   cout << mapStu.find(99)->second;  // ❌ 可能访问end()
   
   // 正确做法
   if(auto it = mapStu.find(99); it != mapStu.end()){
       cout << it->second;
   }
   

2. 误用operator[]

   // multimap不支持[]
   // mumapTeacher[2022] = "test";  // ❌ 编译错误
   

3. 错误遍历方式

   // 错误跳过元素
   for(auto it=mit; it!=mumapTeacher.end(); it+=count){...}
   
   // 正确应使用equal_range