C++ STL map

2018/07/29 20:32
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之前写过一篇关于map容器的一篇博客,但是只有一些基础操作,后来我在CSDN上看到了一位大佬写的博客于是转载过来了。

作者大大的博客https://blog.csdn.net/sunshinewave/article/details/8067862

—————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————

 

map是STL的一个关联容器,它提供一对一(其中第一个可以称为关键字,每个关键字只能在map中出现一次,第二个可能称为该关键字的值)的数据处理能力,由于这个特性,它完成有可能在我们处理一对一数据的时候,在编程上提供快速通道。这里说下map内部数据的组织,map内部自建一颗红黑树(一种非严格意义上的平衡二叉树),这颗树具有对数据自动排序的功能,所以在map内部所有的数据都是有序的,后边我们会见识到有序的好处。

下面举例说明什么是一对一的数据映射。比如一个班级中,每个学生的学号跟他的姓名就存在着一一映射的关系,这个模型用map可能轻易描述,很明显学号用int描述,姓名用字符串描述(本篇文章中不用char *来描述字符串,而是采用STL中string来描述),下面给出map描述代码:
map<int, string> mapStudent;
 

1.map的构造函数

map共提供了6个构造函数,这块涉及到内存分配器这些东西,略过不表,在下面我们将接触到一些map的构造方法,这里要说下的就是,我们通常用如下方法构造一个map:
map<int, string> mapStudent;

2.数据的插入

在构造map容器后,我们就可以往里面插入数据了。这里讲三种插入数据的方法:
第一种:用insert函数插入pair数据,下面举例说明(以下代码虽然是随手写的,应该可以在VC和GCC下编译通过,大家可以运行下看什么效果,在VC下请加入这条语句,屏蔽4786警告  #pragma warning (disable:4786) )
 1 #include <map>
 2 #include <string>
 3 #include <iostream>
 4 using namespace std;
 5 int main()
 6 {
 7        map<int, string> mapStudent;//pair<int,string>p;p=make_pair(v1,v2); 
 8        mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));
 9        mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two"));
10        mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three"));
11        map<int, string>::iterator  iter;
12        for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
13        {
14           cout<<iter->first<<"  "<<iter->second<<endl;
15        }
16 }
1 make_pair()//返回类型为对应的pair类型
2 无需写出类别,就可以生成一个pair对象
3 例:
4 make_pair(1,'@')
5 而不必费力的写成
6 pair<int ,char>(1,'@')

第二种:用insert函数插入value_type数据,下面举例说明

 1 #include <map>
 2 #include <string>
 3 #include <iostream>
 4 using namespace std;
 5 int main()
 6 {
 7        map<int, string> mapStudent;
 8        mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, "student_one"));
 9        mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (2, "student_two"));
10        mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (3, "student_three"));
11        map<int, string>::iterator  iter;
12        for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
13        {
14            cout<<iter->first<<" "<<iter->second<<endl;
15        }
16 }

第三种:用数组方式插入数据,下面举例说明

 1 #include <map>
 2 #include <string>
 3 #include <iostream>
 4 using namespace std;
 5 int main()
 6 {
 7        map<int, string> mapStudent;
 8        mapStudent[1] =  "student_one";
 9        mapStudent[2] =  "student_two";
10        mapStudent[3] =  "student_three";
11        map<int, string>::iterator  iter;
12        for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
13        {
14           cout<<iter->first<<"   "<<iter->second<<endl;
15        }
16 }

以上三种用法,虽然都可以实现数据的插入,但是它们是有区别的,当然了第一种和第二种在效果上是完成一样的,用insert函数插入数据,在数据的插入上涉及到集合的唯一性这个概念,即当map中有这个关键字时,insert操作是插入数据不了的,但是用数组方式就不同了,它可以覆盖以前该关键字对应的值,用程序说明

1 mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, "student_one"));
2 mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, "student_two"));
上面这两条语句执行后,map中1这个关键字对应的值是"student_one",第二条语句并没有生效,那么这就涉及到我们怎么知道insert语句是否插入成功的问题了,可以用pair来获得是否插入成功,程序如下
 
1 Pair<map<int, string>::iterator, bool> Insert_Pair;
2 Insert_Pair = mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, "student_one"));
我们通过pair的第二个变量来知道是否插入成功,它的第一个变量返回的是一个map的迭代器,如果插入成功的话Insert_Pair.second应该是true的,否则为false。
下面给出完成代码,演示插入成功与否问题
 1 #include <map>
 2 #include <string>
 3 #include <iostream>
 4 using namespace std;
 5 int main()
 6 {
 7        map<int, string> mapStudent;
 8        Pair<map<int, string>::iterator, bool> Insert_Pair;
 9        Insert_Pair = mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));
10        If(Insert_Pair.second == true)
11        {
12              cout<<"Insert Successfully"<<endl;
13        }
14        Else
15        {
16               cout<<"Insert Failure"<<endl;
17        }
18        Insert_Pair = mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_two"));
19        If(Insert_Pair.second == true)
20        {
21               cout<<"Insert Successfully"<<endl;
22        }
23        Else
24        {
25               cout<<"Insert Failure"<<endl;
26        }
27        map<int, string>::iterator  iter;
28        for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
29        {
30             cout<<iter->first<<"   "<<iter->second<<endl;
31        }
32 }

大家可以用如下程序,看下用数组插入在数据覆盖上的效果

#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
       map<int, string> mapStudent;
       mapStudent[1] =  "student_one";
       mapStudent[1] =  "student_two";
       mapStudent[2] =  "student_three";
       map<int, string>::iterator  iter;
       for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
       {
          cout<<iter->first<<"   "<<iter->second<<endl;
       }
}
 

3.map的大小

在往map里面插入了数据,我们怎么知道当前已经插入了多少数据呢,可以用size函数,用法如下:

int nSize = mapStudent.size();

4.数据的遍历

这里也提供三种方法,对map进行遍
第一种:应用前向迭代器,上面举例程序中到处都是了,略过不表
第二种:应用反相迭代器,下面举例说明,要体会效果,请自个动手运行程序
 1 #include <map>
 2 #include <string>
 3 #include <iostream>
 4 using namespace std;
 5 int main()
 6 {
 7        map<int, string> mapStudent;
 8        mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));
 9        mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two"));
10        mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three"));
11        map<int, string>::reverse_iterator  iter;
12        for(iter = mapStudent.rbegin(); iter != mapStudent.rend(); iter++)
13        {
14           cout<<iter->first<<"   "<<iter->second<<endl;
15        }
16 }

 

第三种:用数组方式,程序说明如下

 1 #include <map>
 2 #include <string>
 3 #include <iostream>
 4 using namespace std;
 5 int main()
 6 {
 7        map<int, string> mapStudent;
 8        mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));
 9        mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two"));
10        mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three"));
11        int nSize = mapStudent.size()
12 //此处有误,应该是 for(int nIndex = 1; nIndex <= nSize; nIndex++) 
13 //by rainfish
14        for(int nIndex = 0; nIndex < nSize; nIndex++)
15        {
16            cout<<mapStudent[nIndex]<<end;
17        }
18 }

 

5.数据的查找(包括判定这个关键字是否在map中出现)

在这里我们将体会,map在数据插入时保证有序的好处。
要判定一个数据(关键字)是否在map中出现的方法比较多,这里标题虽然是数据的查找,在这里将穿插着大量的map基本用法。
这里给出三种数据查找方法
第一种:用count函数来判定关键字是否出现,其缺点是无法定位数据出现位置,由于map的特性,一对一的映射关系,就决定了count函数的返回值只有两个,要么是0,要么是1,出现的情况,当然是返回1了
第二种:用find函数来定位数据出现位置,它返回的一个迭代器,当数据出现时,它返回数据所在位置的迭代器,如果map中没有要查找的数据,它返回的迭代器等于end函数返回的迭代器,程序说明
 1 #include <map>
 2 #include <string>
 3 #include <iostream>
 4 using namespace std;
 5 int main()
 6 {
 7        map<int, string> mapStudent;
 8        mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));
 9        mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two"));
10        mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three"));
11        map<int, string>::iterator iter;
12        iter = mapStudent.find(1);
13        if(iter != mapStudent.end())
14       {
15            cout<<"Find, the value is "<<iter->second<<endl;
16        }
17        Else
18        {
19            cout<<"Do not Find"<<endl;
20        }
21 }

 

第三种:这个方法用来判定数据是否出现,是显得笨了点,但是,我打算在这里讲解
Lower_bound函数用法,这个函数用来返回要查找关键字的下界(是一个迭代器)
Upper_bound函数用法,这个函数用来返回要查找关键字的上界(是一个迭代器)
例如:map中已经插入了1,2,3,4的话,如果lower_bound(2)的话,返回的2,而upper-bound(2)的话,返回的就是3
Equal_range函数返回一个pair,pair里面第一个变量是Lower_bound返回的迭代器,pair里面第二个迭代器是Upper_bound返回的迭代器,如果这两个迭代器相等的话,则说明map中不出现这个关键字,程序说明
 1 #include <map>
 2 #include <string>
 3 #include <iostream>
 4 using namespace std;
 5 int main()
 6 {
 7        map<int, string> mapStudent;
 8        mapStudent[1] =  "student_one";
 9        mapStudent[3] =  "student_three";
10        mapStudent[5] =  "student_five";
11        map<int, string>::iterator  iter;
12        iter = mapStudent.lower_bound(2);
13       {
14        //返回的是下界3的迭代器
15        cout<<iter->second<<endl;
16        }
17        iter = mapStudent.lower_bound(3);
18        {
19        //返回的是下界3的迭代器
20        cout<<iter->second<<endl;
21        }
22         iter = mapStudent.upper_bound(2);
23        {
24        //返回的是上界3的迭代器
25         cout<<iter->second<<endl;
26        }
27        iter = mapStudent.upper_bound(3);
28       {
29        //返回的是上界5的迭代器
30        cout<<iter->second<<endl;
31 }
32       Pair<map<int, string>::iterator, map<int, string>::iterator> mapPair;
33       mapPair = mapStudent.equal_range(2);
34       if(mapPair.first == mapPair.second)
35       {
36           cout<<"Do not Find"<<endl;
37        }
38        Else
39        {
40             cout<<"Find"<<endl;
41         }
42        mapPair = mapStudent.equal_range(3);
43        if(mapPair.first == mapPair.second)
44        {
45             cout<<"Do not Find"<<endl;
46         }
47        Else
48        {
49            cout<<"Find"<<endl;
50        }
51 }
 

6.  数据的清空与判空

清空map中的数据可以用clear()函数,判定map中是否有数据可以用empty()函数,它返回true则说明是空map

7.  数据的删除

这里要用到erase函数,它有三个重载了的函数,下面在例子中详细说明它们的用法

 

 1 #include <map>
 2 #include <string>
 3 #include <iostream>
 4 using namespace std;
 5 int main()
 6 {
 7        map<int, string> mapStudent;
 8        mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));
 9        mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two"));
10        mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three"));
11        //如果你要演示输出效果,请选择以下的一种,你看到的效果会比较好
12        //如果要删除1,用迭代器删除
13        map<int, string>::iterator iter;
14        iter = mapStudent.find(1);
15        mapStudent.erase(iter);
16        //如果要删除1,用关键字删除
17        int n = mapStudent.erase(1);//如果删除了会返回1,否则返回0
18        //用迭代器,成片的删除
19        //一下代码把整个map清空
20        mapStudent.earse(mapStudent.begin(), mapStudent.end());
21        //成片删除要注意的是,也是STL的特性,删除区间是一个前闭后开的集合
22      //自个加上遍历代码,打印输出吧
23 }

 

8.其他一些函数用法

这里有swap,key_comp,value_comp,get_allocator等函数,感觉到这些函数在编程用的不是很多,略过不表,有兴趣的话可以自个研究

9.排序

这里要讲的是一点比较高深的用法了,排序问题,STL中默认是采用小于号来排序的,以上代码在排序上是不存在任何问题的,因为上面的关键字是int型,它本身支持小于号运算,在一些特殊情况,比如关键字是一个结构体,涉及到排序就会出现问题,因为它没有小于号操作,insert等函数在编译的时候过不去,下面给出两个方法解决这个问题
第一种:小于号重载,程序举例
 
 1 #include <map>
 2 #include <string>
 3 uing namespace std;
 4 Typedef struct tagStudentInfo
 5 {
 6        int      nID;
 7        String   strName;
 8 }StudentInfo, *PStudentInfo;  //学生信息
 9 int main()
10 {
11        int nSize;
12        //用学生信息映射分数
13        map<StudentInfo, int>mapStudent;
14        map<StudentInfo, int>::iterator iter;
15        StudentInfo studentInfo;
16        studentInfo.nID = 1;
17        studentInfo.strName = "student_one"
18        mapStudent.insert(pair<StudentInfo, int>(studentInfo, 90));
19        studentInfo.nID = 2;
20        studentInfo.strName = "student_two";
21        mapStudent.insert(pair<StudentInfo, int>(studentInfo, 80));
22        for (iter=mapStudent.begin(); iter!=mapStudent.end(); iter++)
23          cout<<iter->first.nID<<endl<<iter->first.strName<<endl<<iter->second<<endl;
24 }

 

以上程序是无法编译通过的,只要重载小于号,就OK了,如下:

 1 Typedef struct tagStudentInfo
 2 {
 3        int      nID;
 4        String   strName;
 5        Bool operator < (tagStudentInfo const& _A) const
 6        {
 7               //这个函数指定排序策略,按nID排序,如果nID相等的话,按strName排序
 8               If(nID < _A.nID)  return true;
 9               If(nID == _A.nID) return strName.compare(_A.strName) < 0;
10               Return false;
11        }
12 }StudentInfo, *PStudentInfo;  //学生信息

 

第二种:仿函数的应用,这个时候结构体中没有直接的小于号重载,程序说明

 1 #include <map>
 2 #include <string>
 3 using namespace std;
 4 Typedef struct tagStudentInfo
 5 {
 6        int      nID;
 7        String   strName;
 8 }StudentInfo, *PStudentInfo;  //学生信息
 9 class sort
10 {
11        Public:
12        Bool operator() (StudentInfo const &_A, StudentInfo const &_B) const
13        {
14               If(_A.nID < _B.nID) return true;
15               If(_A.nID == _B.nID) return _A.strName.compare(_B.strName) < 0;
16               Return false;
17        }
18 };
19 int main()
20 {
21        //用学生信息映射分数
22        map<StudentInfo, int, sort>mapStudent;
23        StudentInfo studentInfo;
24        studentInfo.nID = 1;
25        studentInfo.strName = "student_one";
26        mapStudent.insert(pair<StudentInfo, int>(studentInfo, 90));
27        studentInfo.nID = 2;
28        studentInfo.strName = "student_two";
29        mapStudent.insert(pair<StudentInfo, int>(studentInfo, 80));
30 }

 

10.另外

由于STL是一个统一的整体,map的很多用法都和STL中其它的东西结合在一起,比如在排序上,这里默认用的是小于号,即less<>,如果要从大到小排序呢,这里涉及到的东西很多,在此无法一一加以说明。
还要说明的是,map中由于它内部有序,由红黑树保证,因此很多函数执行的时间复杂度都是log2N的,如果用map函数可以实现的功能,而STL  Algorithm也可以完成该功能,建议用map自带函数,效率高一些。
下面说下,map在空间上的特性,否则,估计你用起来会有时候表现的比较郁闷,由于map的每个数据对应红黑树上的一个节点,这个节点在不保存你的数据时,是占用16个字节的,一个父节点指针,左右孩子指针,还有一个枚举值(标示红黑的,相当于平衡二叉树中的平衡因子),我想大家应该知道,这些地方很费内存了。

 

 

 

 

 

 

 

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