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  • c++11の关联容器

    一、关联容器

    C++的容器类型可以分为顺序容器和关联容器两大类。对于关联容器,主要有map和set,对于这两种,根据不同的维度,衍生出了8种容器

    map                                      //值对

    set                                         //仅有值

    multimap                               //允许关键字重复的值对

    multiset                                 //允许重复的值

    unordermap                          //无序值对

    unorderset                             //无序值

    unordermultimap                   //无序值对,允许关键字重复

    unordermultiset                      //无序值,允许重复

    二、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

    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);
    等价于
    next_auth=pair<string,string>(first,last);

    三、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:

    复制代码
    //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));
    复制代码

    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。

    复制代码
    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;
    }
    复制代码

    四、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。

    复制代码
    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
        
    复制代码

    2.在set中添加元素 

    复制代码
    //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());
    复制代码

    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。

    五、无序容器

    无序容器是通过哈希函数来构建的,通过哈希函数映射到桶,无序容器的质量取决于哈希函数的质量和桶的质量与数量

    桶接口

    c.bucket_count()          //正在使用的桶的数量

    c.max_bucket_count()  //最多能容纳多少个桶

    c.bucket_size()             //第n个桶中有多少个元素

    c.bucket(k)                    //k在那个桶

    桶迭代

    local-iterator                    //  可用来访问桶中元素的迭代器类型

    const_local_iterator        // const版本

    c.begin(n)    c.end(n)      //桶n的首尾元素迭代器

    c.cbegin(n) c.cend(n)      //

    哈希策略

    c.load_factor()              //每个桶的平均元素数量,返回float

    c.max_load_factor()      //维护桶

    c.rehash()                      //重新哈希

    c.reserve()                     //

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