C++ 模拟Map

JDK中的Map类型采用键值对的方式保存数据，且键（key）不能重复。在HashMap的实现中实际采用了Hash分类加数组排序的方式。在C++中我没有采用这样的算法。而是通过首先对Key值进行二叉树排序，再查找对应的Value。而对整个树型结构排序则使用最基本的中序遍历。这些都是数据结构的知识，不太了解的可以查看我之前的博客（查找树ADT）。下面言归正传。

假设场景是我需要输入一系列的人名+年龄，然后按照人名字典排序显示所有数据。以下是测试方法：

int main() {
    using namespace std;
    Item<string, int>* it1 = new Item<string, int>("Done", 18);
    it1->put("Tom", 17);
    it1->put("Kate", 15);
    it1->put("Lory", 22);
    it1->put("Xiaom", 14);
    it1->put("Kate", 23); // 重复记录

    cout << it1->size() << endl; // 結果：5

    Item<string, int>* it2 = it1; // 调用拷贝构造
    Item<string, int>::Entry* ep = it2->sort(); // 获取数组指针

    for (int i = 0; i < it2->size(); i++) { // 遍历指针
        cout << ep[i].str_k << "=" << ep[i].str_v << endl;
    }
    return 0;
}

（1）第8行添加了一条重复数据，应该覆盖第5行的数据。

（2）第12行调用拷贝函数，测试指针赋值是否正确。

（3）第15行遍历数组，查询数据。

下面是模板类的设计：

#ifndef ITEM_H_
#define ITEM_H_
#include <iostream>
template<typename K, typename V>
class Item {
public:
    struct Entry { // 构造一个内部结构用来保存排序对象
        K str_k;
        V str_v;
    };
private:
    static int len; // 每次新增一个元素+1，作为size()的返回值
    static int index; //返回数组的下标
    K _key; // 键
    V _value; // 值
    Item* _left; // 左子树
    Item* _right; // 右子树
    void _sort(Item& item, Entry entry[]); // 内部排序方法
public:
    Item(const K& key, const V& value) :
            _key(key), _value(value), _left(0), _right(0) {
        len++;
    }
    virtual ~Item() { // 析构左子树指针和右子树指针
        if (_left != 0)
            delete _left;
        if (_right != 0)
            delete _right;
    }
    Item(const Item& o) : // 拷贝构造
            _key(o._key), _value(o._value), _left(o._left), _right(o._right) {
    }
    Item& operator=(const Item& it) { // 默认赋值函数
        _key = it._key;
        _value = it._value;
        if (_left != 0)
            delete _left;
        if (_right != 0)
            delete _right;
        _left = it._left;
        _right = it._right;
        return *this;
    }
    void put(const K& key, const V& value);

    V get(const K& key) const;

    int size() const;

    Entry* sort() { // 采用中序遍历方法排序
        Entry* entry = new Entry[len];
        _sort(*this, entry);
        return entry;
    }
};

template<typename K, typename V>
int Item<K, V>::len = 0;

template<typename K, typename V>
int Item<K, V>::index = 0;

template<typename K, typename V>
void Item<K, V>::put(const K& key, const V& value) {
    if (key == _key) {
        _key = key;
        _value = value;
    } else if (key > _key) {
        if (_right == 0) {
            Item* r = new Item(key, value);
            _right = r;
        } else {
            _right->put(key, value);
        }
    } else if (key < _key) {
        if (_left == 0) {
            Item* l = new Item(key, value);
            _left = l;
        } else {
            _left->put(key, value);
        }
    }
}

template<typename K, typename V>
V Item<K, V>::get(const K& key) const {
    if (key == _key) {
        return _value;
    } else if (key < _key) {
        if (_left == 0) {
            return 0;
        } else {
            _left->get(key);
        }
    } else if (key > _key) {
        if (_right == 0) {
            return 0;
        } else {
            _right->get(key);
        }
    }
}
template<typename K, typename V>
int Item<K, V>::size() const {
    return len;
}

template<typename K, typename V>
void Item<K, V>::_sort(Item& item, Entry entry[]) {
    if (item._left == 0) {
        entry[index].str_k = item._key;
        entry[index].str_v = item._value;
        index++;
    } else {
        _sort(*item._left, entry);
        entry[index].str_k = item._key;
        entry[index].str_v = item._value;
        index++;
    }
    if (item._right == 0) {
        return;
    } else {
        _sort(*item._right, entry);
    }
}

#endif /* ITEM_H_ */

部分注释我已经下载的代码中，这里做几点说明：

（1）二叉树排序的原则是先形成树根，然后新进入的数据与树根比较。如果小于树根则形成新的二叉树结构并放在左侧形成左子树。反之形成右子树。如果左子树（右子树）已经存在则采取递归的方式插入。

（2）二叉树遍历的原则是先处理左子树，再处理树根，最后处理右子树。同样也需要采用递归查询。

（3）C++不同于Java，最好是自己实现拷贝构造和重载赋值函数。通常情况下，拷贝构造和重载赋值函数效果相同，但在本例中大家可以看到。重载赋值函数需要首先对自己的左右子树的指针析构再赋值。

（4）由于C++编译方式的不同，类中的静态常量是不可以直接赋值的。需要在声明之后再定义数据，并且定义的顺序也很重要。