STL之map与pair与unordered_map常用函数详解
- 2020 年 4 月 8 日
- 筆記
STL之map与pair与unordered_map常用函数详解
一、map的概述
map是STL的一个关联容器，它提供一对一（其中第一个可以称为关键字，每个关键字只能在map中出现一次，第二个可能称为该关键字的值）的数据处理能力，由于这个特性，它完成有可能在我们处理一对一数据的时候，在编程上提供快速通道。这里说下map内部数据的组织，map内部自建一颗红黑树(一种非严格意义上的平衡二叉树)，这颗树具有对数据自动排序的功能，所以在map内部所有的数据都是有序的，后边我们会见识到有序的好处。
下面举例说明：
众所周知，在定义数组的时候比如（int array[10]) ，array[0]=25,array[1]=10,其实就是一个映射，将0—>25,1—>10,就是将0映射到25，将1映射到10，这种一一对应的关系就是映射，就数组来说，他的下标和其下标所对应的值就是一种映射关系，但是这一种关系比较死板，于是就有map，这一种容器，map可以建立将任何基本类型（包括STL容器）映射到任何基本数据类型（包括STL容器）。
二、map的定义与初始化（插入）
- 单独定义一个map：
// 引入一个头文件 #include <map> map<typename1,typename2> mp; -
typename1是键值的数据类型
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typename2是值的数据类型
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如果是字符串映射到整型数组，键值必须使用string类型，而不能使用char数组。
这是因为char作为数组，不能作为键值。
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map的键和值可以是STL的容器，我们将set映射到一个字符串
map<set<int>,string> mp; 三、map的元素的访问
- map中的容器值可以通过：下标和迭代器进行访问。
- 下标访问map键值是唯一的
#include <iostream> #include <map> #include <string> using namespace std; int main() { map<char,int> mp; mp['c']=20; mp['c']=30; // 由于键值唯一，第一个他的值将会被覆盖 cout<<mp['c']<<endl; return 0; } // 输出 30 -
通过迭代器访问
map的迭代器与其他STL容器相同
map<typename1,typename2>::iterator it; // 由于一个it对应两个值，我们使用 it->first 访问键 it->second 访问值 -
下面来看一个示例：
PS：下面我以3种不同的方式进行插入不懂得可以参照这一篇文章：
// 以类似数组的的表达方式来进行 #include <iostream> #include <map> #include <string> using namespace std; int main() { map<char,int> mp; char key; int val; int t=5; while(t--) { cin>>key>>val; mp[key]=val; } // 通过迭代器来访问 for(map<char,int>::iterator it=mp.begin();it!=mp.end();it++) { cout<<it->first<<" "<<it->second<<endl; } return 0; } a 5 s 8 z 6 p 3 t 7 a 5 p 3 s 8 t 7 z 6 其实细心的小伙伴已经发现，其输出结果是按照键值进行升序排序的。
C++11中有unordered_map,以散列来代替map内部的红黑树实现，其不需要排序，速度就 快很多了。下面会有介绍。
#include <iostream> #include <map> #include <string> using namespace std; int main() { map<char,int> mp; char key; int val; int t=5; while(t--) { cin>>key>>val; mp.insert(make_pair(key,val)); // 以make_pair来插入 } for(map<char,int>::iterator it=mp.begin();it!=mp.end();it++) { cout<<it->first<<" "<<it->second<<endl; } return 0; } #include <iostream> #include <map> #include <string> using namespace std; int main() { map<char,int> mp; char key; int val; int t=5; while(t--) { cin>>key>>val; mp.insert(pair<char,int>(key,val)); // 以pair来插入 } for(map<char,int>::iterator it=mp.begin();it!=mp.end();it++) { cout<<it->first<<" "<<it->second<<endl; } return 0; } #include <iostream> #include <map> #include <string> using namespace std; int main() { map<char,int> mp; char key; int val; int t=5; while(t--) { cin>>key>>val; mp.insert(pair<char,int>(key,val)); } // 这种基于范围的for循环，只有C++11以上才可以 for(auto it=mp.begin();it!=mp.end();it++) { cout<<it->first<<" "<<it->second<<endl; } return 0; } - 用insert函数插入
value_type数据，下面举例说明
#include <iostream> #include <map> #include <string> using namespace std; int main() { map<int, string> mapStudent; mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(1,"student1")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(2,"student2")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(3,"student2")); for(map<int,string>::iterator it=mapStudent.begin();it!=mapStudent.end();it++) cout<<it->first<<" "<<it->second<<endl; return 0; } // 输出结果： G:clionqifeicmake-build-debugqifei.exe 1 student1 2 student2 3 student2 Process finished with exit code 0 四.map常用函数解析
find()用find函数来定位数据出现位置，它返回的一个迭代器，当数据出现时，它返回数据所在位置的迭代器，如果map中没有要查找的数据，它返回的迭代器等于end函数返回的迭代器，程序说明：
#include <iostream> #include <map> #include <string> using namespace std; int main() { map<int, string> mapStudent; mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(1,"student1")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(2,"student2")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(3,"student2")); map<int,string>::iterator pter=mapStudent.find(2); cout<<pter->first<<" "<<pter->second<<endl; return 0; } // 输出结果： 2 student2 -
erase()删除元素有两种方法：删除单个元素；删除一个区间的元素。-
删除单个元素：
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mp.erase(it), it为要删除的元素的迭代器
#include <iostream> #include <map> #include <string> using namespace std; int main() { map<int, string> mapStudent; mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(1,"student1")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(2,"student2")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(3,"student2")); map<int,string>::iterator pter=mapStudent.find(2); mapStudent.erase(pter); for(map<int,string>::iterator it=mapStudent.begin();it!=mapStudent.end();it++) cout<<it->first<<" "<<it->second<<endl; return 0; } // 输出结果： 1 student1 3 student2- 通过键值来删除一个元素：
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#include <iostream> #include <map> #include <string> using namespace std; int main() { map<int, string> mapStudent; mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(1,"student1")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(2,"student2")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(3,"student2")); map<int,string>::iterator pter=mapStudent.find(2); mapStudent.erase(2); for(map<int,string>::iterator it=mapStudent.begin();it!=mapStudent.end();it++) cout<<it->first<<" "<<it->second<<endl; return 0; } // 输出结果： 1 student1 3 student2 2.erase（first，last），可以删除整个区间的元素；删除区间为[first,last)。
#include <iostream> #include <map> #include <string> using namespace std; int main() { map<int, string> mapStudent; mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(1,"student1")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(2,"student2")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(3,"student3")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(4,"student4")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(5,"student5")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(6,"student6")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(7,"student7")); map<int,string>::iterator pter=mapStudent.find(4); mapStudent.erase(pter,mapStudent.end()); for(map<int,string>::iterator it=mapStudent.begin();it!=mapStudent.end();it++) cout<<it->first<<" "<<it->second<<endl; return 0; } // 输出结果： 1 student1 2 student2 3 student3 - size() ，可以获取map中的映射对数。
#include <iostream> #include <map> #include <string> using namespace std; int main() { map<int, string> mapStudent; mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(1,"student1")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(2,"student2")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(3,"student3")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(4,"student4")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(5,"student5")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(6,"student6")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(7,"student7")); cout<<mapStudent.size()<<endl; return 0; } // 输出结果： 7 - clear(),请空所有的元素。
#include <iostream> #include <map> #include <string> using namespace std; int main() { map<int, string> mapStudent; mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(1,"student1")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(2,"student2")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(3,"student3")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(4,"student4")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(5,"student5")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(6,"student6")); mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(7,"student7")); mapStudent.clear(); cout<<mapStudent.size()<<endl; return 0; } // 输出结果： 0 map和unordered_map(c++11)的使用
unordered_map的用法和map是一样的，提供了 insert，size，count等操作，并且里面的元素也是以pair类型来存贮的。其底层实现是完全不同的，上方已经解释了，但是就外部使用来说却是一致的。
map和unordered_map的差别
需要引入的头文件不同
map: #include < map > unordered_map: #include < unordered_map > 内部实现机理不同
map： map内部实现了一个红黑树（红黑树是非严格平衡二叉搜索树，而AVL是严格平衡二叉搜索树），红黑树具有自动排序的功能，因此map内部的所有元素都是有序的，红黑树的每一个节点都代表着map的一个元素。因此，对于map进行的查找，删除，添加等一系列的操作都相当于是对红黑树进行的操作。map中的元素是按照二叉搜索树（又名二叉查找树、二叉排序树，特点就是左子树上所有节点的键值都小于根节点的键值，右子树所有节点的键值都大于根节点的键值）存储的，使用中序遍历可将键值按照从小到大遍历出来。
unordered_map: unordered_map内部实现了一个哈希表（也叫散列表，通过把关键码值映射到Hash表中一个位置来访问记录，查找的时间复杂度可达到O(1)，其在海量数据处理中有着广泛应用）。因此，其元素的排列顺序是无序的。哈希表详细介绍
优缺点以及适用处
map：
优点：
有序性，这是map结构最大的优点其元素的有序性在很多应用中都会简化很多的操作
红黑树，内部实现一个红黑书使得map的很多操作在lgn的时间复杂度下就可以实现，因此效率非常的高
缺点：空间占用率高，因为map内部实现了红黑树，虽然提高了运行效率，但是因为每一个节点都需要额外保存父节点、孩子节点和红/黑性质，使得每一个节点都占用大量的空间
适用处：对于那些有顺序要求的问题，用map会更高效一些
unordered_map：
优点： 因为内部实现了哈希表，因此其查找速度非常的快
缺点： 哈希表的建立比较耗费时间
适用处：对于查找问题，unordered_map会更加高效一些，因此遇到查找问题，常会考虑一下用unordered_map
总结：
内存占有率的问题就转化成红黑树 VS hash表 , 还是unorder_map占用的内存要高。
但是unordered_map执行效率要比map高很多
对于unordered_map或unordered_set容器，其遍历顺序与创建该容器时输入的顺序不一定相同，因为遍历是按照哈希表从前往后依次遍历的
#include <iostream> #include <unordered_map> #include <string> using namespace std; int main() { unordered_map<int, string> mapStudent; mapStudent.insert(unordered_map<int,string>::value_type(2,"student2")); mapStudent.insert(unordered_map<int,string>::value_type(4,"student4")); mapStudent.insert(unordered_map<int,string>::value_type(5,"student5")); mapStudent.insert(unordered_map<int,string>::value_type(3,"student3")); mapStudent.insert(unordered_map<int,string>::value_type(7,"student7")); mapStudent.insert(unordered_map<int,string>::value_type(6,"student6")); mapStudent.insert(unordered_map<int,string>::value_type(1,"student1")); for(auto it=mapStudent.begin();it!=mapStudent.end();it++) cout<<it->first<<" "<<it->second<<endl; return 0; } // 输出结果： G:clionqifeicmake-build-debugqifei.exe 1 student1 6 student6 7 student7 2 student2 4 student4 5 student5 3 student3 Process finished with exit code 0 
