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C++ 精通之路:map 和 set

作者:雪芙花
  • 2022-10-25
    湖南
  • 本文字数:2506 字

    阅读完需:约 8 分钟

@toc

一:关联式容器

  • 容器分类:


序列式容器:初阶阶段中学习过 STL 中的部分容器,如:vector、list、deque 等,这些容器统称为序列式容器,因为其底层为线性序列的数据结构,里面存储的是元素本身


关联式容器:关联式容器也是用来存储数据的,与序列式容器不同的是,其里面存储的是<key,value>结构的键值对(保存映射关系),在数据检索时比序列式容器效率更高

二:键值对

  • 概念:


用来表示具有一一对应关系的一种结构,该结构中一般只包含两个成员变量 key 和 value,key 代表键值,value 表示与 key 对应的信息


  • SGI-STL 中关于键值对的定义:


template <class T1, class T2>struct pair{typedef T1 first_type;typedef T2 second_type;T1 first;T2 second;pair(): first(T1()), second(T2()){}pair(const T1& a, const T2& b): first(a), second(b){}};
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三:set

1. set 的介绍

  1. set 是按照一定次序存储元素的容器


  1. 在 set 中,元素的 value 也标识它(value 就是 key,类型为 T),并且每个 value 必须是唯一的。set 中的元素不能在容器中修改(元素总是 const),但是可以从容器中插入或删除它们。

  2. 在内部,set 中的元素总是按照其内部比较对象(类型比较)所指示的特定严格弱排序准则进行排序。

  3. set 容器通过 key 访问单个元素的速度通常比 unordered_set 容器慢,但它们允许根据顺序对子集进行直接迭代。

  4. set 在底层是用二叉搜索树(红黑树)实现的

2. set 的使用

set 的模板参数列表:



T: set 中存放元素的类型,实际在底层存储<value, value>的键值对。Compare:set 中元素默认按照小于来比较 Alloc:set 中元素空间的管理方式,使用 STL 提供的空间配置器管理

3. set 的使用举例

#include <set>void TestSet(){// 用数组array中的元素构造setint array[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0, 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0 };set<int> s(array, array+sizeof(array)/sizeof(array));cout << s.size() << endl;// 正向打印set中的元素,从打印结果中可以看出:set可去重for (auto& e : s)cout << e << " ";cout << endl;// 使用迭代器逆向打印set中的元素for (auto it = s.rbegin(); it != s.rend(); ++it)cout << *it << " ";cout << endl;// set中值为3的元素出现了几次cout << s.count(3) << endl;}
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  • C++中的 multiset


  1. multiset 容器与 set 容器实现和接口基本一致,唯一区别就是,multiset 允许键值冗余,即 multiset 容器当中存储的元素是可以重复的

  2. 注意:对于 find 来说 multiset 返回底层搜索树中序的第一个键值为 key 的元素的迭代器

四: map

一:map 的介绍

  1. map 是关联容器,它按照特定的次序(按照 key 来比较)存储由键值 key 和值 value 组合而成的元素。

  2. 在 map 中,键值 key 通常用于排序和惟一地标识元素,而值 value 中存储与此键值 key 关联的内容。键值 key 和值 value 的类型可能不同,并且在 map 的内部,key 与 value 通过成员类型 value_type 绑定在一起,为其取别名称为 pair:typedef pair value_type;

  3. 在内部,map 中的元素总是按照键值 key 进行比较排序的。

  4. map 中通过键值访问单个元素的速度通常比 unordered_map 容器慢,但 map 允许根据顺序对元素进行直接迭代(即对 map 中的元素进行迭代时,可以得到一个有序的序列)。

  5. map 支持下标访问符,即在[]中放入 key,就可以找到与 key 对应的 value。

  6. map 通常被实现为二叉搜索树(更准确的说:平衡二叉搜索树(红黑树))

二:map 的使用

  • map 的模板参数说明:


key: 键值对中 key 的类型 T: 键值对中 value 的类型 Compare: 比较器的类型,map 中的元素是按照 key 来比较的,缺省情况下按照小于来比较,一般情况下(内置类型元素)该参数不需要传递,如果无法比较时(自定义类型),需要用户自己显式传递比较规则(一般情况下按照函数指针或者仿函数来传递)Alloc:通过空间配置器来申请底层空间,不需要用户传递,除非用户不想使用标准库提供的空间配置器注意:在使用 map 时,需要包含头文件。

三:总结

  1. map 中的的元素是键值对

  2. map 中的 key 是唯一的,并且不能修改

  3. 默认按照小于的方式对 key 进行比较

  4. map 中的元素如果用迭代器去遍历,可以得到一个有序的序列

  5. map 的底层为平衡搜索树(红黑树),查找效率比较高

  6. 支持[]操作符,operator[]中实际进行插入查找。

四:multimap

multimap 容器与 map 容器的底层实现以及成员函数的接口都是基本一致,区别是 multimap 允许键值冗余,即 multimap 容器当中存储的元素是可以重复的


  • 注意:


对于 find 来说 multimap 返回底层搜索树中序的第一个键值为 key 的元素的迭代器

由于 multimap 容器允许键值冗余,调用[运算符重载函数时,应该返回键值为 key 的哪一个元素的 value 的引用存在歧义,因此在 multimap 容器当中没有实现[ ]运算符重载函数

五:有关 oj 题


class Solution {public:    vector<string> topKFrequent(vector<string>& words, int k) {          //sort不稳定,堆排序也一样          //用两个map来排序          map<string,int> countMap;          for(auto& e: words)          {              countMap[e]++;          }
multimap<int,string,greater<int>> Map; //必须要用multimap,不然出现次数相同的string会被抵消掉 for(auto& e:countMap ) { Map.insert(make_pair(e.second,e.first)); } auto it = Map.begin(); vector<string> v; while(k--) { v.push_back(it->second); it++; } return v; }};
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  • 思路:


  1. 用一个 map 按字典序排字符串,并且记录出现次数

  2. 再用一个 multimap 来排序出现次数,并且记录字符串

  3. 利用迭代器来输出前 k 大的数


  • 注意:


  1. 不能使用 sort 和堆来排序,因为不稳定

  2. 注意第二个 map 必须要用 multimap,不然出现次数相同的 string 会被抵消掉

  3. multimap<int,string,greater<int>> Map; ,注意是 greater<int>

总结:

  1. 当你只需要查找信息是否存在时,用 set。

  2. 当你需要利用当前信息去查看与之关联的信息时,用 map.


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