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
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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。