C++ Primer 5th 第11章 关联容器

练习11.1：描述map 和 vector 的不同。

map是关联容器，vector是顺序容器，关联容器与值无关，vector则与值密切相关

练习11.2：分别给出最适合使用 list、vector、deque、map以及set的例子。

list链表
vector动态数组
deque队列
map映射
set集合

练习11.3：编写你自己的单词计数程序。

#include <iostream>
#include <map>

void words_count()
{
    std::map<std::string, std::size_t> m;
    std::string word;
    while (std::cin >> word)
    {
        ++m[word];
    }
}

int main()
{
    words_count();
    return 0;
}

练习11.4：扩展你的程序，忽略大小写和标点。例如，"example."、"example,"和"Example"应该递增相同的计数器。

#include <iostream>
#include <map>

void words_count()
{
    std::map<std::string, std::size_t> m;
    std::string word;
    while (std::cin >> word)
    {
        for (auto& ch : word)
        {
            ch = tolower(ch);
        }
        if (ispunct(*--word.end()))
        {
            word = word.substr(0, word.size() - 1);
        }

        ++m[word];

        for (const auto &c : m)
        {
            std::cout << c.first << " occurs " << c.second << " times." << std::endl;
        }
    }
}

int main()
{
    words_count();
    return 0;
}

练习11.5：解释map和set的区别。你如何选择使用哪个？

map是键-值对的银蛇集合，而set是单纯的键集合。根据实际情况选择～～～

练习11.6：解释set和list的区别。你如何选择使用哪个？

set是单纯的键集合，list是链式值集合。根据实际情况选择～～～

练习11.7：定义一个map，关键字是家庭的姓，值是一个vector，保存家中孩子（们）的名。编写代码，实现添加新的家庭以及向已有家庭中添加新的孩子。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <map>

void fun()
{
    std::map<std::string, std::vector<std::string>> m;
    std::string family, child;
    std::cout << "input family name:";
    while (std::cin >> family)
    {
        std::cout << "input child name:";
        while (std::cin >> child)
        {
            m[family].push_back(child);
            std::cout << "continue child?(Y/N):";
            char c = 'Y';
            std::cin >> c;
            if (c == 'N' || c == 'n')
            {
                break;
            }
        }
        std::cout << "continue family?(Y/N):";
        char c = 'Y';
        std::cin >> c;
        if (c == 'N' || c == 'n')
        {
            break;
        }
    }

    for (const auto &c : m)
    {
        std::cout <<  "family: " << c.first << std::endl;
        std::cout << "child: ";
        for (auto i : c.second)
        {
            std::cout << i << '	';
        }
        std::cout << std::endl;
    }
}

int main()
{
    fun();
    return 0;
}

练习11.8：编写一个程序，在一个vector而不是一个set中保存不重复的单词。使用set的优点是什么？

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <map>

void fun()
{
    std::vector<std::string> v;
    std::string word;
    while (std::cin >> word)
    {
        if (std::find(v.begin(), v.end(), word) == v.end())
        {
            v.push_back(word);
        }
    }
    for (auto c : v)
    {
        std::cout << c << '	';
    }
}

int main()
{
    fun();
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

优点是无需考虑键值重复问题。

练习11.9：定义一个map，将单词与一个行号的list关联，list中保存的是单词所出现的行号。

std::map<std::string, std::list<unsigned>> map;

练习11.10：可以定义一个vector<int>::iterator 到 int 的map吗？list<int>::iterator 到 int 的map呢？对于两种情况，如果不能，解释为什么。

可以定义 vector<int>::iterator 到 int 的map，不能定义 list<int>::iterator 到 int 的map。因为map的关键字类型要求 < 操作，list 的迭代器不支持比较运算。

练习11.11：不使用decltype 重新定义 bookstore。

multiset<Sales_data,bool (*)compareIsbn(const Sales_data &,const Sales_data &)> bookstore(compareIsbn);

练习11.12：编写程序，读入string和int的序列，将每个string和int存入一个pair中，pair保存在一个vector中。

#include <iostream>
#include <utility>
#include <vector>

int main()
{
    std::string word;
    int i;
    std::vector<std::pair<std::string, int>> v;
    std::cout << "input string:" << std::flush;
    while (std::cin >> word)
    {
        std::cout << "input number:" << std::flush;
        std::cin >> i;
        v.push_back(make_pair(word, i));
        std::cout << "continue(Y/N):" << std::flush;
        char c = 'Y';
        std::cin >> c;
        if (c == 'N' || c == 'n')
        {
            break;
        }
        std::cout << "input string:" << std::flush;
    }
    for (const auto &i : v)
    {
        std::cout << i.first << '	' << i.second << std::endl;
    }
    return 0;
}

练习11.13：在上一题的程序中，至少有三种创建pair的方法。编写此程序的三个版本，分别采用不同的方法创建pair。解释你认为哪种形式最易于编写和理解，为什么？

// #1
v.push_back({word, i});
// #2
v.push_back(make_pair(word, i));
// #3
v.push_back(std::pair<std::string, int>(word, i));

第二种易于理解，第一种简洁，第三种则易读

练习11.14：扩展你在11.2.1节练习（第378页）中编写的孩子姓到名的map，添加一个pair的vector，保存孩子的名和生日。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <map>

void fun()
{
    std::map<std::string, std::vector<std::string>> m;
    std::vector<std::pair<std::string, std::string>> v;
    std::string family, child, birth;
    std::cout << "input family name:";
    while (std::cin >> family)
    {
        std::cout << "input child name:";
        while (std::cin >> child)
        {
            m[family].push_back(child);
            std::cout << "input child birthday:";
            std::cin >> birth;
            v.push_back({child, birth});
            std::cout << "continue child?(Y/N):";
            char c = 'Y';
            std::cin >> c;
            if (c == 'N' || c == 'n')
            {
                break;
            }

        }
        std::cout << "continue family?(Y/N):";
        char c = 'Y';
        std::cin >> c;
        if (c == 'N' || c == 'n')
        {
            break;
        }
    }

    for (const auto &c : m)
    {
        std::cout <<  "family: " << c.first << std::endl;
        std::cout << "child: ";
        for (auto i : c.second)
        {
            std::cout << i << '	';
        }
        std::cout << std::endl;
    }
}

int main()
{
    fun();
    return 0;
}

练习11.15：对一个int到vector<int>的map，其mapped_type、key_type和value_type分别是什么？

mapped_type是vector<int>，key_type是int，value_type是pair<int,vector<int>>

练习11.16：使用一个map迭代器编写一个表达式，将一个值赋予一个元素。

std::map<int, char> m;
std::map<int, char>::iterator m_it = m.begin();
m_it->second = 'c';

练习11.17：假定 c 是一个string的multiset，v是一个string的vector，解释下面的调用。指出每个调用是否合法：

copy(v.begin(), v.end(), inserter(c, c.end()));
copy(v.begin(), v.end(), back_inserter(c));
copy(c.begin(), c.end(), inserter(v, v.end()));
copy(c.begin(), c.end(), back_inserter(v));

第二个错误，mutiset没有push_back操作

练习11.18：写出第382页循环中map_it的类型，不要使用auto或decltype。

std::map<std::string, size_t>::iterator

练习11.19：定义一个变量，通过对11.2.2节（第378页）中的名为 bookstore 的multiset调用begin()来初始化这个变量。写出变量的类型，不要使用auto或decltype。

multiset<Sales_data>::iterator mset=bookstore.begin();

练习11.20：重写11.1节练习（第376页）的单词计数程序，使用insert代替下标操作。你认为哪个程序更容易编写和阅读？解释原因。

#include <iostream>
#include <map>

void words_count()
{
    std::map<std::string, std::size_t> m;
    std::string word;
    while (std::cin >> word)
    {
        auto ret = m.insert({word, 1});
        if (!ret.second)
        {
            ++ret.first->second;
        }
    }
}

int main()
{
    words_count();
    return 0;
}

第一种更容易阅读和书写。

练习11.21：假定word_count是一个string到size_t的map，word是一个string，解释下面循环的作用：

while (cin >> word)
    ++word_count.insert({word, 0}).first->second;

该语句是一个链式表达式的语句，首先插入一个pair，然后返回一个pair，返回的pair，第一个是指向map的元素的迭代器，然后对该迭代器解引用，获得所指元素关联的值，最后递增该值。

练习11.22：给定一个map<string,vector<int>>，对此容器的插入一个元素的insert版本，写出其参数类型和返回类型。

参数：pair<string, vector<int>>
返回类型：pair<map<string, vector<int>>::iterator,bool>

练习11.23：11.2.1节练习（第378页）中的map以孩子的姓为关键字，保存他们的名的vector，用multimap重写此map。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <map>

void fun()
{
    std::multimap<std::string, std::vector<std::string>> m;
    std::string family, child;
    std::cout << "input family name:";
    while (std::cin >> family)
    {
        std::cout << "input child name:";
        while (std::cin >> child)
        {
            std::vector<std::string> v;
            v.push_back(child);
            m.insert({family, v});
            std::cout << "continue child?(Y/N):";
            char c = 'Y';
            std::cin >> c;
            if (c == 'N' || c == 'n')
            {
                break;
            }
        }
        std::cout << "continue family?(Y/N):";
        char c = 'Y';
        std::cin >> c;
        if (c == 'N' || c == 'n')
        {
            break;
        }
    }

    for (const auto &c : m)
    {
        std::cout <<  "family: " << c.first << std::endl;
        std::cout << "child: ";
        for (auto i : c.second)
        {
            std::cout << i << '	';
        }
        std::cout << std::endl;
    }
}

int main()
{
    fun();
    return 0;
}

练习11.24：下面的程序完成什么功能？

map<int, int> m;
m[0] = 1;

添加一个关键词到map中，如果该关键词已存在，则重新赋值。

练习11.25：对比下面的程序与上一题程序

vector<int> v;
v[0] = 1;

错误，不能对空vector直接赋值。

练习11.26：可以用什么类型来对一个map进行下标操作？下标运算符返回的类型是什么？请给出一个具体例子———即，定义一个map，然后写出一个可以用来对map进行下标操作的类型以及下标运算符将会返会的类型。

std::map<int, char> m = { 1, '1' };
int index;        //索引
char returnType;    //返回类型

练习11.27：对于什么问题你会使用count来解决？什么时候你又会选择find呢？

需要知道数量时使用count，需要知道第一个元素位置时使用find。

练习11.28：对一个string到int的vector的map，定义并初始化一个变量来保存在其上调用find所返回的结果。

map<string,int>::iterator ret=map.end();

练习11.29：如果给定的关键字不在容器中，upper_bound、lower_bound 和 equal_range 分别会返回什么？

如果给定的关键字不在容器中，则 lower_bound和 upper_bound 会返回相等的迭代器，指向一个不影响排序的关键字插入位置。而equal_range 会返回一个 pair，pair 中的两个迭代器都指向关键字可以插入的位置。

练习11.30：对于本节最后一个程序中的输出表达式，解释运算对象pos.first->second的含义。

pos是指向map中的元素的迭代器pair，首先获取第first元素迭代器，然后解引用得到pair元素，再对pair元素解引用获取元素相关联的值。

练习11.31：编写程序，定义一个作者及其作品的multimap。使用find在multimap中查找一个元素并用erase删除它。确保你的程序在元素不在map中时也能正常运行。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <map>

void fun()
{
    std::multimap<std::string, std::string> m;
    std::string author, writing;
    std::cout << "input author name:";
    while (std::cin >> author)
    {
        if (author == "N" || author == "n")
        {
            break;
        }
        std::cout << "input writing name:";
        std::cin >> writing;
        m.insert({author, writing});
        std::cout << "input author name(N for break):";

    }

    std::cout << std::endl << std::endl;
    for (const auto &c : m)
    {
        std::cout <<  "author: " << c.first << std::flush;
        std::cout << "  writing: " << c.second << std::endl;;
    }


    std::cout << "input author name that you want to delete: ";
    std::string del;
    std::cin >> del;
    if (m.find(del) != m.end())
    {
        m.erase(m.find(del));
    }
    std::cout << std::endl << std::endl;
    for (const auto &c : m)
    {
        std::cout <<  "author: " << c.first << std::endl;
        std::cout << "writing: " << c.second << std::endl;;
    }
    std::cout << std::endl;

}

int main()
{
    fun();
    return 0;
}

练习11.32：使用上一题定义的multimap编写一个程序，按字典序打印作者列表和他们的作品。

上一题已按字典序打印，参见上一题。

练习11.33：实现你自己版本的单词转换程序。

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <sstream>
#include <vector>
#include <map>

using namespace std;

map<string, string> buildMap(ifstream &map_file)
{
    map<string, string> trans_map;
    string key;
    string value;
    while (map_file >> key && getline(map_file, value))
        if (value.size() > 1)
            trans_map[key] = value.substr(1);
        else
            throw runtime_error("no rule for " + key);
    return trans_map;
}

const string & transform(const string &s, const map<string, string> &m)
{
    auto map_it = m.find(s);
    if (map_it != m.cend())
        return map_it->second;
    else
        return s;
}

void word_transform(ifstream &map_file, ifstream &input)
{
    auto trans_map = buildMap(map_file);
    string text;
    while (getline(input, text))
    {
        istringstream stream(text);
        string word;
        bool firstword = true;
        while (stream >> word)
        {
            if (firstword)
                firstword = false;
            else
                cout << " ";
            cout << transform(word, trans_map);
        }
        cout << endl;
    }
}

int main()
{
    return 0;
}

练习11.34：如果你将transform函数中的find替换为下标运算符，会发生什么情况？

如果使用下标运算符，当关键字未在容器中时，会导致容器中新添加一个元素。

练习11.35：在buildMap中，如果进行如下改写，会有什么效果？
trans_map[key] = value.substr(1);
改为trans_map.insert({key, value.substr(1)});

因为下标运算符没有就插入，有就是赋值，而insert没有时才插入，有时不做任何操作，因此当一个转换规则即key多次出现的时候，下标运算符会用最后一次添加的值来赋值覆盖，而用insert则是第一次添加的值。

练习11.36：我们的程序并没检查输入文件的合法性。特别是，它假定转换规则文件中的规则都是有意义的。如果文件中的某一行包含一个关键字、一个空格，然后就结束了，会发生什么？预测程序的行为并进行验证，再与你的程序进行比较。

terminate called after throwing an instance of 'std::runtime_error'
what(): no rule for k
已放弃 (核心已转储)

从程序运行结果来看，会抛出异常。

练习11.37：一个无序容器与其有序版本相比有何优势？有序版本有何优势？

无序性能更高，有序则可以保持顺序。

练习11.38：用 unordered_map 重写单词计数程序（参见11.1节，第375页）和单词转换程序（参见11.3.6节，第391页）。

略