【C++】map&set

【c++】map&set

1、概念、场景

在C++中，map和set是标准库中提供的两个重要的关联容器。

1.1 map

map： map是一种键-值对的容器，它将键与值进行关联。每个键只能在map中出现一次，而值则可以重复。map中的元素按照键的顺序进行排序，并且可以通过键快速访问对应的值。

1.2 set

set： set是一种集合容器，它存储唯一的元素，并按照特定的排序规则进行排序。与map不同，set中的元素没有对应的值，只有键值本身。set中的元素是唯一的，重复插入相同的键值只会保留一个。

1.3 场景

map和set有各自的使用场景：

• map的使用场景：
  • 关联数据存储：map适用于需要将键与值进行关联的情况。例如，存储学生的学号和姓名、货物的编号和名称等。
  • 快速查找：map中的元素按照键的顺序进行排序，这使得在给定键的情况下能够快速查找对应的值。它提供了operator[]用于访问和修改值，并且支持快速的查找、插入和删除操作。
• set的使用场景：
  • 存储唯一值：set存储的元素是唯一的，它会自动去重。如果你需要存储一组唯一的值，并且对值的顺序没有特殊要求，set是一个很好的选择。
  • 查找和存在性检查：由于set中的元素按照特定的排序规则进行排序，它提供了高效的查找和存在性检查。你可以使用find()函数来查找特定的值，或者使用count()函数来判断值是否存在于set中。

需要注意的是，map和set都基于红黑树实现，这使得它们在大多数操作的时间复杂度为O(log n)，其中n是元素的数量。如果需要更高效的查找或插入操作，可以考虑使用unordered_map和unordered_set，它们基于哈希表实现，具有平均时间复杂度为O(1)的性能，但会占用更多的内存。

2、实现模型

map和set在C++标准库中的实现模型基于红黑树（Red-Black Tree）。

红黑树后续有单独文章介绍，此处不赘述。

3、map使用

map是一种键-值对的关联容器，在C++中通过std::map模板类来实现。下面是map的基本使用方法：

基本用法

1. 包含头文件： 首先，确保包含了<map>头文件。

#include <map>

2. 创建map对象： 使用std::map模板类创建一个map对象，并指定键类型和值类型。

std::map<KeyType, ValueType> myMap;

其中，KeyType是键的数据类型，ValueType是值的数据类型。

3. 插入元素： 可以使用insert()函数或使用下标运算符[]插入元素。通过键值对的方式将键和值插入到map中。

myMap.insert(std::make_pair(key, value));
// 或者
myMap[key] = value;

4. 访问元素： 可以使用键访问对应的值。

ValueType value = myMap[key];

5. 遍历元素： 可以使用迭代器来遍历map中的所有元素。

for (auto it = myMap.begin(); it != myMap.end(); ++it) {
    
    
    KeyType key = it->first;
    ValueType value = it->second;
    // 使用 key 和 value 进行操作
}

6. 查找元素： 可以使用find()函数来查找指定键的元素。

auto it = myMap.find(key);
if (it != myMap.end()) {
    
    
    // 找到了元素
    ValueType value = it->second;
} else {
    
    
    // 未找到元素
}

7. 删除元素： 可以使用erase()函数来删除指定键的元素。

myMap.erase(key);

实例化

在C++中，std::map可以使用多种构造函数进行实例化。以下是几种常见的构造函数形式：

1. 默认构造函数：

   std::map<KeyType, ValueType> myMap;
   

   使用默认构造函数创建一个空的map对象，其中KeyType是键的数据类型，ValueType是值的数据类型。

2. 范围构造函数：

   std::map<KeyType, ValueType> myMap(first, last);
   

   使用范围构造函数可以从指定范围内的键值对初始化map，其中first和last是表示范围的迭代器，指定了要复制到map的键值对的起始和结束位置。

3. 拷贝构造函数：

   std::map<KeyType, ValueType> myMap(otherMap);
   

   使用拷贝构造函数可以创建一个新的map对象，并使用另一个map对象otherMap的键值对来初始化新的map。

4. 移动构造函数：

   std::map<KeyType, ValueType> myMap(std::move(otherMap));
   

   使用移动构造函数可以创建一个新的map对象，并使用另一个map对象otherMap的键值对来初始化新的map。原始的map对象otherMap将被有效地转移（移动）到新的map对象中，原来的map将为空。

这些构造函数提供了不同的初始化map的方式，可以根据具体的需求选择适当的构造函数来创建map对象。

以上是map的基本用法，可以根据实际需求使用其他成员函数和操作符对map进行操作。

记住，map中的元素按照键的顺序进行排序，并且每个键只能在map中出现一次，确保键的唯一性。

4、set使用

set是一种存储唯一值的关联容器，在C++中通过std::set模板类来实现。下面是set的基本使用方法：

基本用法

1. 包含头文件： 首先，确保包含了<set>头文件。

#include <set>

2. 创建set对象： 使用std::set模板类创建一个set对象，并指定值类型。

std::set<ValueType> mySet;

其中，ValueType是值的数据类型。

3. 插入元素： 使用insert()函数插入元素到set中。由于set中的元素是唯一的，重复插入相同的值只会保留一个。

mySet.insert(value);

4. 访问元素： 由于set中的元素是唯一的，不能直接使用下标运算符[]来访问元素。可以通过迭代器来访问set中的元素。

for (auto it = mySet.begin(); it != mySet.end(); ++it) {
    
    
    ValueType value = *it;
    // 使用 value 进行操作
}

5. 查找元素： 可以使用find()函数来查找指定值的元素。

auto it = mySet.find(value);
if (it != mySet.end()) {
    
    
    // 找到了元素
    ValueType value = *it;
} else {
    
    
    // 未找到元素
}

6. 删除元素： 可以使用erase()函数来删除指定值的元素。

mySet.erase(value);

实例化

在C++中，std::set可以使用多种构造函数进行实例化。以下是几种常见的构造函数形式：

1. 默认构造函数：

   std::set<ValueType> mySet;
   

   使用默认构造函数创建一个空的set对象，其中ValueType是要存储在set中的值的数据类型。

2. 范围构造函数：

   std::set<ValueType> mySet(first, last);
   

   使用范围构造函数可以从指定范围内的元素初始化set，其中first和last是表示范围的迭代器，指定了要复制到set的元素的起始和结束位置。

3. 拷贝构造函数：

   std::set<ValueType> mySet(otherSet);
   

   使用拷贝构造函数可以创建一个新的set对象，并使用另一个set对象otherSet的元素来初始化新的set。

4. 移动构造函数：

   std::set<ValueType> mySet(std::move(otherSet));
   

   使用移动构造函数可以创建一个新的set对象，并使用另一个set对象otherSet的元素来初始化新的set。原始的set对象otherSet将被有效地转移（移动）到新的set对象中，原来的set将为空。

这些构造函数提供了不同的初始化set的方式，可以根据具体的需求选择适当的构造函数来创建set对象。

以上是set的基本用法，可以根据实际需求使用其他成员函数和操作符对set进行操作。

set中的元素会按照特定的排序规则进行排序，并且保持唯一性。

注意，set是只读的，无法直接修改元素的值，需要先删除旧值，再插入新值。