C++ 中STL的 map 用法详解

$\qquad$ 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。

map简介

$\qquad$ map是一类关联式容器。它的特点是增加和删除节点对迭代器的影响很小，除了那个操作节点，对其他的节点都没有什么影响。
$\qquad$ 对于迭代器来说，可以修改实值，而不能修改key。

map的功能

$\qquad$ 自动建立 $key － value$ 的对应。key 和 value可以是任意你需要的类型。
$\qquad$ 根据key值快速查找记录，查找的复杂度基本是 Log(N)，如果有1000个记录，最多查找10次，1,000,000个记录，最多查找20次。

使用map

#include <map>  //注意，STL头文件没有扩展名.h

$\qquad$ map对象是模板类，需要关键字和存储对象两个模板参数：

std:map<int,string> personnel;

这样就定义了一个用 int 作为索引，并拥有相关联的指向 string 的指针.
为了使用方便，可以对模板类进行一下类型定义，

typedef map<int,CString> UDT_MAP_INT_CSTRING;
UDT_MAP_INT_CSTRING enumMap;

map的构造函数

$\qquad$ map共提供了6个构造函数，这块涉及到内存分配器这些东西，略过不表，在下面我们将接触到一些map的构造方法，这里要说下的就是，我们通常用如下方法构造一个map：

map<int, string> mapStudent;

数据的插入

在构造map容器后，我们就可以往里面插入数据了。这里讲三种插入数据的方法：
第一种：用 insert 函数插入 pair 数据，下面举例说明：

#include <map>  
#include <string>  
#include <iostream>  
  
using namespace std;  

int main() {  
    map<int, string> mapStudent;  
    mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));  
    mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two"));  
    mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three"));  
    map<int, string>::iterator iter;  
    for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)  
       cout<<iter->first<<' '<<iter->second<<endl;  
}

使用 [ ] 进行插入

map<int, string> ID_Name;

// 如果已经存在键值2015，则会作赋值修改操作，如果没有则插入
ID_Name[2015] = "Tom";

使用 insert 进行单个和多个插入

insert共有4个重载函数：

// 插入单个键值对，并返回插入位置和成功标志，插入位置已经存在值时，插入失败
pair<iterator,bool> insert (const value_type& val);

//在指定位置插入，在不同位置插入效率是不一样的，因为涉及到重排
iterator insert (const_iterator position, const value_type& val);

// 插入多个
void insert (InputIterator first, InputIterator last);

//c++11开始支持，使用列表插入多个   
void insert (initializer_list<value_type> il);

下面是具体使用示例：

#include <iostream>
#include <map>

int main()
{
    std::map<char, int> mymap;

    // 插入单个值
    mymap.insert(std::pair<char, int>('a', 100));
    mymap.insert(std::pair<char, int>('z', 200));

    //返回插入位置以及是否插入成功
    std::pair<std::map<char, int>::iterator, bool> ret;
    ret = mymap.insert(std::pair<char, int>('z', 500));
    if (ret.second == false) {
        std::cout << "element 'z' already existed";
        std::cout << " with a value of " << ret.first->second << '\n';
    }

    //指定位置插入
    std::map<char, int>::iterator it = mymap.begin();
    mymap.insert(it, std::pair<char, int>('b', 300));  //效率更高
    mymap.insert(it, std::pair<char, int>('c', 400));  //效率非最高

    //范围多值插入
    std::map<char, int> anothermap;
    anothermap.insert(mymap.begin(), mymap.find('c'));

    // 列表形式插入
    anothermap.insert({ { 'd', 100 }, {'e', 200} });

    return 0;
}

取值

map<int, string> ID_Name;

//ID_Name中没有关键字2016，使用[]取值会导致插入
//因此，下面语句不会报错，但打印结果为空
cout<<ID_Name[2016].c_str()<<endl;

//使用at会进行关键字检查，因此下面语句会报错
ID_Name.at(2016) = "Bob";

容量查询

// 查询 map是否为空
bool empty();

// 查询 map中键值对的数量
size_t size();

// 查询 map所能包含的最大键值对数量，和系统和应用库有关。
// 此外，这并不意味着用户一定可以存这么多，很可能还没达到就已经开辟内存失败了
size_t max_size();

// 查询关键字为 key的元素的个数，在 map里结果非 0即 1
size_t count( const Key& key ) const; //

迭代器

map<int,int>::iterator it;
map<int,int> mmap;
const map<int,int> const_mmap;

it = mmap.begin(); //iterator
mmap.cbegin(); //const_iterator

const_mmap.begin(); //const_iterator
const_mmap.cbegin(); //const_iterator

返回的迭代器可以进行加减操作，此外，如果map为空，则 begin = end。
在这里插入图片描述

删除交换

删除

// 删除迭代器指向位置的键值对，并返回一个指向下一元素的迭代器
iterator erase( iterator pos )

// 删除一定范围内的元素，并返回一个指向下一元素的迭代器
iterator erase( const_iterator first, const_iterator last );

// 根据Key来进行删除， 返回删除的元素数量，在map里结果非0即1
size_t erase( const key_type& key );

// 清空map，清空后的size为0
void clear();

交换

// 就是两个map的内容互换
void swap( map& other );

顺序比较

// 比较两个关键字在map中位置的先后
key_compare key_comp() const;

示例:

map<char,int> mymap;
map<char,int>::key_compare mycomp = mymap.key_comp();

mymap['a']=100;
mymap['b']=200;
mycomp('a', 'b');  // a排在b前面，因此返回结果为true

查找

// 关键字查询，找到则返回指向该关键字的迭代器，否则返回指向end的迭代器
// 根据map的类型，返回的迭代器为 iterator 或者 const_iterator
iterator find (const key_type& k);
const_iterator find (const key_type& k) const;

举例：

std::map<char,int> mymap;
std::map<char,int>::iterator it;

mymap['a']=50;
mymap['b']=100;
mymap['c']=150;
mymap['d']=200;

it = mymap.find('b');
if (it != mymap.end())
    mymap.erase (it); // b被成功删除

操作符

operator: == != < <= > >=
注意对于==运算符, 只有键值对以及顺序完全相等才算成立。

强调：本文参考：https://blog.csdn.net/shuzfan/article/details/53115922

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