• STL学习笔记--关联式容器


    关联式容器依据特定的排序准则,自动为其元素排序。缺省情况下以operator<进行比较。set multiset map multimap是一种非线性的树结构,具体的说是采用一种比较高效的特殊平衡检索二叉树--红黑树结构。

    1、set

    set和multiset会根据特定的排序准则,自动将元素排序。两者的不同处在于multiset允许元素重复,而set不允许。

    template<class _Kty,
    class _Pr = less<_Kty>,
    class _Alloc = allocator<_Kty> >
    class set
    ...
    

    从set的原型声明可以看出,在实例化一个set的时候需要指定一个排序准则,如果没有传入特别的排序准则,就采用缺省准则 less--这是一个预定义的函数对象,以operator<对元素进行比较。

    set的特点:
    (1) 自动排序,故搜索性能很好。但造成了一个重要限制:不能直接改变元素值,因为这样会打乱原本正确的的顺序。因此要改变元素值,必须先删除旧元素,在插入新元素。
    (2) set不提供用来直接存取元素的任何操作函数。
    (3) 通过迭代器进行元素的间接存取,重迭代器的角度来看,元素值是常量。
    (4) set在元素快速搜寻方面有优化设计,提供了特殊的搜寻函数,这些函数比同名的STL通用算法效率高。

    cout << "test set:
    ";
    set<int> c;
    c.insert(1);
    c.insert(10);
    c.insert(1);
    c.insert(8);
    c.insert(9);
    c.insert(1000);
    
    std::copy(c.begin(), c.end(),std::ostream_iterator<int>(cout," "));
    cout << endl;
    
    cout << c.count(1) << endl;//返回“元素值为elem”元素个数
    
    set<int>::iterator iter;
    iter = c.find(1000); //返回元素值为elem的第一个元素的位置,如果找不到返回end()
    if (iter != c.end())
    {
    	cout << "Find it!
    ";
    }
    
    int elem = 1001;
    //返回 elem 的第一个可以安插的位置,也就是 (元素值 >=elem)的第一个元素位置  
    c.lower_bound(elem);
    
    //返回 elem 的最后一个可以安插的位置,也就是(元素值 > elem)的第一个元素位置  
    c.upper_bound(elem);
    
    //返回 elem 可以安插的第一个位置和最后一个位置,也就是(元素值 == elem) 的元素区间  
    c.equal_range(elem) ;
    

    定义set排序准则
    有两种方式可以定义排序准则:
    (1) 以template参数定义之,这种情况下,排序准则就是型别的一部分。
    如:std::set<int,std::greater<int> > coll;
    (2) 以构造函数参数定义之,这种情况下,同一个型别可以运行不同的排序准则,而排序准则的初始值或状态值也可以不同。如果是执行期才获得排序准则,而且需要不同的排序准则(但数据型别必须相同),这种方式可以派上用场。
    执行期指定排序准则:

    //排序准则,拥有状态,根据状态,确定不同的排序方式
    template <typename T>
    struct RuntimeCmp
    {
    public:
    	enum CMP_MODE
    	{
    		NORMAL,
    		REVERSE
    	};
    private:
    	CMP_MODE _mode;
    
    public:
    	RuntimeCmp(CMP_MODE m = NORMAL)
    		: _mode(m)
    	{
    	}
    	
    	bool operator() (const T & t1, const T & t2)
    	{
    		return (_mode == NORMAL) ? t1 < t2 : t2 < t1;
    	}
    
    	bool operator==(const RuntimeCmp & cmp)
    	{
    		return _mode == cmp._mode;
    	}
    };
    
    typedef set<int,RuntimeCmp<int> > RuntimeCmpSet;
    RuntimeCmp<int> cmp(RuntimeCmp<int>::REVERSE);
    RuntimeCmpSet coll(cmp); //通过构造函数传递排序准则
    for (int val = 10; val > 0; --val)
    {
    	coll.insert(val);
    }
    std::copy(coll.begin(),coll.end(),std::ostream_iterator<int>(cout," "));
    

    set的插入与删除操作
    c.insert(elem) : 安插一份elem副本,返回pair结构
    pair结构的second成员表示是否安插成功
    pair结构的first成员返回新元素的位置,或返回已经存在的元素位置。

    //set插入元素,返回pair对组
    set<int> cc;
    cc.insert(1);
    std::pair<set<int>::iterator,bool> status = cc.insert(2);
    if (status.second)
    {
    	cout << *(status.first) << " insert success!" << endl;
    }
    else
    {
    	cout << "element already exists!" << endl;
    }
    

    删除操作:

    c.erase(elem);	//删除与elem相等的所有元素,返回被删除的元素个数  
    c.erase(pos);  //删除迭代期pos所指位置的元素,
    c.erase(beg,end); //移除区间[beg,end)内的所有元素
    

    相关的操作函数可以查询C++在线参考手册 cplusplus,上面有更多详细的关于STL的介绍。

    2、map

    map和multimap将key/value pair当作元素,进行管理。根据key的排序准则自动将元素排序。multimap允许重复元素,map不允许。

    template<class _Kty,
    class _Ty,
    class _Pr = less<_Kty>,
    class _Alloc = allocator<pair<const _Kty, _Ty> > >
    class map
    ...
    

    由上面的定义可以看出,如果使用者为传入特定的排序准则,就使用缺省的排序准则 less 即使用operatror<来进行比较,关于排序准则,可以参见上述的set排序准则。

    map的搜索操作
    和set一样,map也提供特殊的搜寻函数,以便利用内部树状结构获取较好的性能。
    成员函数find用来搜寻拥有某个key的第一个元素,并返回一个迭代器,指向该位置,如果没有找到,则返回end()。注意:不能用find()来搜寻有某特定value的元素,这时必须使用通用算法find_if,或者写一个显示循环。

    map的插入操作
    map的插入与set类似,当然map的元素是key/value pair,用法稍微复杂些。
    安插一个pair对组时,注意,在map内部,key视为常数,所以要不提供正确的型别,要不就得提供隐式或显式型别转换。

    map<int,string> m;
    
    //map插入元素
    
    //运用value_type
    m.insert(map<int,string>::value_type(1,"cm"));
    
    //运用pair
    m.insert(std::pair<const int,string>(2,"ranger"));
    
    //使用make_pair
    m.insert(std::make_pair(3,"PLA"));
    

    map的下标运算符
    map提供subscript操作符,可直接存取元素。

    //下标运算符
    m[2] = "rrrr";
    m[3] = "dddd";
    

    关于下标运算符需要注意的是:
    m[key]返回一个reference,指向键值为key的元素,如果该元素尚未存在,就安插该元素,新元素的的value由默认构造函数构造。
    不过这种方式可说是毁誉参半。
    优点
    可以通过更方便的接口对map安插新元素。
    缺点
    可以会不小心误置新元素,造成意想不到的结果。
    这种方式比一般的map安插元素的方式慢,原因是新元素必先使用default构造函数将value初始化,而这个初值有马上被覆盖了。即调用了一次构造函数,又调用了一次赋值操作。

    map的删除操作
    map元素是移除与set类似,就不再详述了,这里要注意,移除元素时,当心发生意外情况,及迭代器失效的问题,如下:

    //移除元素
    string val = "dddd";
    for (map<int,string>::iterator iter = m.begin(); iter != m.end(); ++iter)
    {
    	if (iter->second == val)
    	{
    		m.erase(iter); //RUNTIME ERROR!
    	}
    }
    

    对iter所指元素实施erase操作,会使iter失效,此后再对iter操作,会发生未定义的行为。
    正确的做法如下:

    for (map<int,string>::iterator iter = m.begin(); iter != m.end();)
    {
    	if (iter->second == val)
    	{
    		m.erase(iter++);
    		//iter = m.erase(iter); //这样也可以 C++11已经支持
    	}
    	else
    	{
    		++iter;
    	}
    }
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