[知识点]C++中STL容器之map

UPDATE(20190416)：写完vector和set以后，发现很多内容所有引导到map上了……因而进行了必定的描述补充与更正。

 

零、STL目录

　　一、容器之map

　　二、容器之vector

　　三、容器之set

 

1、前言

　　鉴于最近很多次都要用到map我却老是出各类bug，因而决定写一篇总结来巩固一下。

　　这篇文章虽名为STL容器之map，但其实包含了整个STL及其容器的概念与用途，以及诸如vector, set等基本容器的许多常规操做，能够做为一篇STL容器的总领性文章。

 

2、什么是STL

　　全称Standard Template Library，中文名标准模板库，目的是标准化组件，属于C++语言的一部分，说白了就是算法的整合包，最经常使用的例子即是快速排序，在C中你只能老老实实地码出来，而C++中调用<algorithm>中的sort函数便可。

 

3、STL容器

　　STL分为六个部分，这里重点介绍其中的容器（containers）部分。STL容器本质是一些经常使用的数据结构的模板，简化操做。容器分为以下几种，并列出几种最经常使用的：

　　　　一、序列式容器（经常使用：vector/向量）

　　　　二、适配器容器（经常使用：stack/栈，queue/队列，priority_queue/优先队列）

　　　　三、关联式容器（经常使用：set/集合，map/映射）

　　今天，咱们重点介绍map，即映射。

 

4、map的用途

　　I miss the taste of the sweeter life...哦对不起串了。

　　从名字就很好理解做用了——映射，令一物与另外一物之间创建起一一映射的关系，以便得到将不方便查找的信息。

　　举个例子，一个很简单的问题，读入n个长度为m的字符串，再询问q次某某字符串是否在其中。初学者选择字符一一比对，O(nmq)；这是有人说，聪明人看到字符串早就去Hash了，能够，but，为保证正确性，哈希值一样会很大，开一个数组去存怕是无内存上限。

　　那好，咱们将获得的哈希值编一个号，好比某巨大的数咱们将它视做1，另外一个巨大的数编成2，再把编号与值一一对应的关系给记录下来，用什么记录？

　　map：正是在下。

 

5、map的声明与功能

　　上面提了，map用途在于自动创建编号与值的对应。那么STL提供了哪些函数供咱们来捣鼓里面的东西呢？

　　函数清单：insert, begin, end, size, rbegin, rend, find, count, lower_bound, upper_bound, erase。

　　其实这些函数中大部分也是STL容器中通用的函数，下面会有详细的使用介绍，适用于但不只限于map。

 

一、构造

map <int, string> a;

　　简单明了，前者为键值（key），后者为值（value），此处为整形&字符串的映射，二者亦可为任何其余支持的类型。

 

二、插入数据

　　方法一（以pair形式）：

a.insert(pair <int, string>(1, "Zhangsan")); 
a.insert(pair <int, string>(2, "Lisi")); 
a.insert(pair <int, string>(3, "Wangwu")); 

　　方法二（以value_type形式）：

a.insert(map <int, string> :: value_type(1, "Zhangsan"));  

　　方法三（以数组形式）：

a[1] = "Zhangsan";

　　须要注意的是，方法一二没法覆盖数据，而方法三能够，即若是键值为1的map已经被映射到“Zhangsan”，能够经过数组形式直接修改。

 

三、数据遍历

　　这里引入新概念——迭代器（iterator）。先声明：

map <int, string>::iterator it; 

　　使用方法也很简易：

for (it = a.begin(); it != a.end(); it++)  
　　 cout << it -> first << ' ' << it -> second << endl;

　　这个是前向迭代器，一样还有反向迭代器，以下：

map <int, string> :: reverse_iterator rit;

for (rit = a.rbegin(); rit != a.rend(); rit++)
    cout << rit -> first << ' ' << rit -> second << endl;

　　一样地，还有用数组的方式遍历：

int s = a.size();
for (int i = 1; i <= s; i++) 
    cout << i << ' ' << a[i] << endl;

　　其中，size函数是用来获取map中有多少项数据。

　　注意点：在遍历时咱们用了begin()和end()，二者类型均为迭代器。咱们发现遍历起始点为begin()，当迭代器不等于end()时继续，这意味着begin()为开头标识，它包括了数据内容，即第一项数据；end()为结尾标识，但它是最后一项数据后面的一个独立的标识，自己并不表示任何数据。

 

四、查找数据

　　①判断是否出现用count函数

　　②判断出如今哪里用find函数

map <int, string> :: iterator itx;
itx = map.find(1);
int x = map.count(1);

map <int, string> :: iterator ity;
ity = map.find(4);
int y = map.count(4);

　　count函数只返回0或1，如上述代码中，x = 1, y = 0；

　　find函数返回的是一个迭代器，如上述代码中，itx -> first = 1, itx -> second = "Zhangsan"；

　　而若是没有该数据的话，则返回的是it = a.end()（末尾标识）。

 

五、上界下界

　　lower_bound()返回要查找关键字的下界，即值 >= 给定元素的第一个位置，upper_bound()返回上界，即值 > 给定元素的第一个位置。

 1 map <int, int> a;
 2 
 3 int main() {
 4     a[1] = 1, a[2] = 2, a[3] = 3, a[4] = 4;
 5     map <int, int> :: iterator it;
 6     for (int i = 1; i <= 4; i++) {
 7         it = a.lower_bound(i);
 8         printf("%d ", it -> first);
 9     }
10     for (int i = 1; i <= 4; i++) {
11         it = a.upper_bound(i);
12         printf("%d ", it -> first);
13     }
14     return 0;
15 }

　　输出结果为“1 2 3 4 2 3 4 4”，其中upper_bound(4)因为不存在，故it = a.end()，而为何it -> first输出4，这是个哲学问题，引用哲学家Cab的话说，“从结论上说访问end的first是会获得size，然而是undefined behavior（未定义行为）”。因此大可没必要纠结这东西了。

 

六、删除元素

　　这里介绍两种删除方法：单删除，区间删除。

　　单删除即直接删除一项，传入参数能够为键值，也能够为一个迭代器。

map <int, string> :: iterator it;
a.erase(1);
it = a.find(2);
a.erase(it);

　　区间删除只能为迭代器。听上去美，可是毕竟这是map不是for，当你的数据并非美好的从1到n连续编号时，你只能拿它做clear的操做了，也就是：

a.erase(a.begin(), a.end());

　　从这里又可得知一点，erase两个参数也是左闭右开的关系，即包括前者不包括后者。

 

七、排序问题

　　map中的元素是自动按键值升序排序，不管是数仍是字符串。但若是键值为一个结构体，咱们须要重载小于符号。以下小程序中，咱们将囊括学号姓名两项数据的结构体做为键值，成绩做为值，而后须要以学号进行升序排序：

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

#define MAXN 35

struct Stu {
    int id;
    string str;
    bool operator < (Stu const& x) const {
        return id < x.id;
    }
};

map <Stu, int> a;

int n, id, o;
string str;

int main() {
    cin >> n;
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        cin >> id >> str >> o;
        a.insert(pair <Stu, int> ((Stu) {id, str}, o));
    }
    map <Stu, int> :: iterator it;
    for (it = a.begin(); it != a.end(); it++)
        cout << it -> first.id << ' ' << it -> first.str << ' ' << it -> second << endl;
    return 0;
}

 

6、小结

　　STL广泛有一个前闭后开的特性，这里有两处均能体现：一处是关于begin()和end()的定义，一处是erase()的区间删除方式，之后应该还会接触到更多。

　　平时STL容器用的不是太多，也就queue, priority_queue, map较为经常使用。算法却是常常用（algorithm库），之后有机会再慢慢总结STL的其余部分。