C++关联容器知识总结

　　C++的容器类型可以分为顺序容器和关联容器两大类。顺序容器的知识可以参看我上篇的随笔《C++顺序容器知识总结》。关联容器支持通过键值来高效的查找和读取元素，这是它和顺序容器最大的区别。两种基本的关联容器类型是map和set。map的元素以键-值对的形式组织：键用作元素在map中的索引，而值则表示所存储和读取的数据。set仅包含一个键，并有效的支持关于某个键是否存在的查询。下表是关联容器的类型：

map                      关联数组；元素通过键来存储和读取
set                      大小可变的集合，支持通过键实现快速读取
multimap                 支持同一个键多次出现的map类型
multiset                 支持同一个键多次出现的set类型

一.pair类型

　　在开始介绍关联容器之前，我们需要了解一种与之相关的标准库类型——pair类型，该类型定义在头文件utilty中。下表是pair类型提供的操作。

pair<T1,T2>    p1;                     创建一个空的pair对象，它的两个元素分别是T1和T2类型，采用值初始化
pair<T1,T2>    p1(v1,v2);              创建一个pair对象，它的两个元素分别是T1和T2类型，其中first成员初始化为v2，second成员初始化为v2。
make_pair(v1,v2)                       以v1,v2值创建一个新的pair对象，其元素类型分别是v1，v2类型
p1<p2                                  两个pair对象之间的小于运算，遵循字典顺序
p1==p2                                 如果两个pair对象的first和second值依次相等，则它们相等
p.first                                返回p中名为first的数据成员
p.second                               返回p中名为second的数据成员

　　可以看到，和容器一样，pair也是一种模板类型。它的数据成员是公有的，分别命名为first和second，只需点操作就可以访问其成员。其定义初始化的操作也很简单，除了构造函数外，pair还提供了一个make_pair函数来创建pair对象，并赋值给已存在的pair对象。

　　

pair<string,string>    next_auth;
string    first,last;
while(cin>>first>>last)
    next_auth=make_pair(first,last);
//上面的赋值操作等效于下面这条语句
next_auth=pair<string,string>(first,last);

二.map类型

　　map是键-值对的集合。map类型可以理解为关联数组：可以使用键作为下标来获取一个值，正如内置数组类型一样。map和set等关联容器共享大部分顺序容器的操作。关联容器不提供front、push_front、pop_front、back、push_back和pop_back操作。

1.map对象的定义

　　在使用map对象之前，需要在头文件中包含map头。其定义示例如下：

#include<map>
map<string,int>  word_count;    

　　此外，map还共有3种构造函数用于定义和初始化。

map<k,v>    m;                 创建一个名为m的空map对象，其键和值类型分别为k和v类型
map<k,v>    m(m2);             创建一个m2的副本m，m和m2必须要有相同的键和值类型
map<k,v>    m(b,e);            创建map类型的对象m，存储迭代器b和e标记范围内所有元素的副本。元素的类型必须能转换位pair<const k,v>

　　

2.map定义的类型

　　由于map对象的元素是键-值对，即每个元素包含两个部分：键以及由键关联的值。vaule_type是存储元素的键以及值得pair类型，而且键位const。下表为map类定义的类型。

map<K,V>::key_type               在map容器中，用作索引的键的类型
map<K,V>::mapped_type            在map容器中，键所关联的值的类型
map<K,V>::value_type             一个pair类型。它的first元素具有const map<K,V>::key_type 类型，而second元素具有map<K,V>::mapped_type类型

　　注意对map迭代器进行解引用将产生的是pair类型的对象，它的first成员存放的是键，为const，second成员存放的是值。

3.map中添加元素

　　给map添加元素有两种方式：一是使用insert成员实现。二是先用下标获取元素，让然后给获取的元素赋值。

　　map使用下标和vector类似，返回的都是下标关联的值，但是map的下标是键而不是递增的数字。下面的程序很好的说明了这个特点。

map<string,int>    word_count;
word_count["Anna"]=1;

　　首先在word_count中查找键为Anna的元素，没有找到。接着将一个新的键-值对插入到word_count容器中，键为Anna，值初始化为0；最后会把值1赋值给键为Anna的元素。我们可以看到，用下标访问map中不存在的元素，会导致在map容器中添加一个新元素，它的键即为该下标值。map的下标运算和vector下标运算相同：返回键相关联的值。运用map容器的这些特点，可以使编程编的很简练。如下面记录每个单词出现次数的例子：

map<string,int>    word_count;
string    word;
//统计word_count中某个单词出现的次数
while(cin>>word)
    ++word_count;

　　map容器的insert使用的是pair类型的参数。如下表为map容器提供的insert操作。

　　

m.insert(e)              e是一个用在m上的vaule_type类型的值。如果键e.first不在m中，则插入一个键为e.first值为e.seconde的元素。如果该键在m中已存在。则m保持不变。
                         该函数返回一个pair类型的对象，包含指向键为e.first的元素的map迭代器，以及一个bool类型的对象，表示是否插入成功。
m.insert(beg,end)        beg和end是标记元素范围的迭代器，其中的元素必须为m.value_type类型的键-值对。
                         对于该范围内的素有元素，如果它的键在m中不存在，则将该键及其关联的值插入m。返回void    
m.insert(iter,e)         e是一个用在vaule_type类型的值。如果键不在m中，则创建新元素，并以迭代器iter为起点搜索新元素存储的位置。
                         返回一个迭代器，指向m中具有给定键的元素。

　　如下：

//方法一
word_count.insert(map<string,int>::value_type("Anna",1));

//方法二,使用make_pair
word_count.inser(make_pair("Anna",1));

//方法三，使用typedef
typedef  map<string,int>::value_type  valType;
word_count.insert(valType("Anna",1));

4.map中元素的查找与读取

　　map中下标读取元素的缺点是当不存在该元素时会自动添加，有时这是我们不希望看到的。所以map提供了另外两个操作：count和find，用于检查某个键是否存在而不会插入该键。

m.count(k)               返回m中k出现次数
m.find(k)                如果m容器中存在按k索引的元素，则返回指向该元素的迭代器。如果不存在，则返回超出末端迭代器

　　count成员的返回值只能是0或1，因为map值允许一个键对应一个实例。如果返回值为非0，则可以用下标操作来获取该键所关联的值。

int occurs=0;
if(word_count.count("foobar"))
    occurs=word_count["foobar"];

　　find操作凡湖指向元素的迭代器，如果元素不存在，则返回end迭代器。

int  occurs=0;
map<string,int>::iterator  it=word_count.find("foobar");
if(it!=word_count.end())
    occurs=it->second;

5.map中删除元素

　　从map容器中删除元素用erase操作，它有三种变化形式，如下：

m.erase(k)                删除m中键为k的元素。返回size_type类型的值，表示删除的元素个数
m.srase(p)                从m中删除迭代器p指向的元素。p必须指向m中确实存在的元素，而且不能等于m.end()。返回void型
m.erase(b,e)              从m中删除一段范围内的元素，该范围由迭代器对b和e标记。b和e必须标记m中的一段有效范围：即b和e都必须指向m中的元素或最后元素的下一个位置
                          而且,b要么在e的钱main，要么和e相等。返回void

6.map对象的迭代遍历

　　map和其他容器一样也提供begin和end运算。

map<string,int>::const_iterator   map_it=word_count.begin();

while(map_it!=word_count.end()){
    cout<<map_it->first<<"occurs"
            <<map_it->second<<"time"<<endl;
     ++map_it;
}

三.set类型

　　set只是单纯的键的集合。当只想知道一个值是否存在时，使用set容器是最合适的。set容器支持大多数map的操作,包括构造函数、insert、count、find、erase操作。但是不包括下标操作，没有定义mapped_type类型。在set容器中value_type不是pair类型，而是与key_type相同的类型。与map一样，set容器中存储的键也是唯一的。

1.set的定义与使用

　　使用set之前必须包含set头文件，set支持的操作基本与map提供的相同。

vector<int > ivec;
for(vector<int>::size_type  i=0;i!=10;++i){
    ivec.push_back(i);
    ivec.push_back(i);
}

//用ivec初始化set
set<int>  iset(ivec.begin(),ivec.end());
cout<<ivec.size()<<endl;        //输出20
cout<<iset.size()<<end;         //输出10
    

2.在set中添加元素

　　

//方法一，直接插入
set<string>  set1;
set1.insert("the");    

//方法二,使用迭代器
set<string>  set2;
set2.insert(ivec.begin(),ivec.end());

3.从set中获取元素

　　set没有下标操作，为了通过键从set中获取元素，可使用find运算。如果仅是判断某个元素是否存在，也可使用count操作，返回值只能是1或0。

参考文献

《C++ PRIMER》 中文版