树形结构的关联式容器

树形结构的关联式容器

1.关联式容器&&键值对

1.关联式容器：用来存储数据的，与序列式容器不同的是，其里面存储的<key,value>结构的键值对，在数据检索时比序列式容器效率高。
2.键值对：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。

2.树形结构的关联式容器

根据应用场景的不同，STL总共实现了两种不同结构的管理式容器：树形结构和哈希结构。树形结构的关联式容器主要有四种：map、set、multimap、multiset。这四种容器的共同点：（1）底层结构相同，查询时间复杂为O(longN)（2）用迭代器遍历时，都是关于key的有序序列。
2.1 map
2.1.1 map的介绍
1.map是关联式容器，它按照特定的次序（key的次序,默认按小于的方式，对key进行排序）存储键值key和值value组合而成的元素。
2.在map中，键值key通常用于排序和唯一的标识元素。，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.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）。
4.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。
5.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))。
6.map中的key不能修改，如果一定要改，先删除该key，再重新插入
2.1.2 map的使用
1.map的构造

函数声明	功能介绍
map (const key_compare& comp = key_compare(), const allocator_type& alloc = allocator_type())	构造一个空的map
InputIterator last, const key_compare& comp = key_compare(), const allocator_type& alloc = allocator_type())	用{first，last}区间中的元素构造
map(const map& x)	map的拷贝构造

2.map的迭代器

函数声明	功能介绍
iterator begin()	返回第一个元素的位置
iterator end()	返回最后一个元素的位置
const_iterator begin () const	返回第一个元素的const迭代器
const_iterator end () const	返回最后一个元素下一个位置的const迭代器
reverse_iterator rbegin()	返回第一个元素位置的反向迭代器
reverse_iterator rend()	返回最后一个元素下一个位置的反向迭代器
const_reverse_iterator rbegin() const	返回第一元素位置的const反向迭代器
const_reverse_iterator rend() const	返回最后一个元素下一位置的反向迭代器

3.map的容量与元素访问

函数声明	功能介绍
bool empty()const	检测map中的元素是否为空，是返回true，否则返回false
size_type size()const	返回map中的有效元素个数
mapped_type& operator[] (const key_type& k)	返回key对应的value

注意：在元素访问时，有一个与operator[]类似的操作at()(该函数不常用)函数，都是通过key找到与key 对应的value然后返回其引用，不同的是：当key不存在时，operator[]用默认value与key构造键值对 然后插入，返回该默认value，at()函数直接抛异常
4.map中元素的修改

函数声明	功能介绍
pair<iterator,bool> insert (const value_type& x)	在map中插入键值对x，注意x是一个键值对，返回值也是键值
iterator insert(iterator position,const value_type& x	在position位置插入值为x的键值对，返回值也是键值对
template void insert( InputIterator first, InputIterator last	在map中插入[first,last)区间中的元素
void erase(iterator position)	删除position位置的元素
size_type erase(const key_type& x)	删除键值为x的元素
void erase(iterator first,iterator last)	删除[first,last)区间中的元素
void swap(map<Key,T.Compare,Allocator>&mp )	交换两个map中的元素
void clear()	将map中的元素清空
iterator find(const key_type& x)	在map中插入为x的元素，找到返回该元素位置的迭代器，否则返回end
const iterator find (const key_type& x)const	在map中插入key为x的元素，找到返回该元素的位置的const迭代器，否则返回cend
size_type count(const key_type& x)const	返回key为x的键值在map中的个数，注意map中key是唯一的，因此该函数的返回值要么为0，要么为1，因此也可以用该函数来检测一个key是否在 map中

2.1.3 map的功能测试

#include <iostream>
using namespace std;
#include <map>
#include <string>
void testmap()
{
	map<string, string> m;

	//向map中插入元素
	//用派人直接来构造键值对
	m.insert(pair<string, string>("apple", "苹果"));
	//用make_pair函数来构造键值对
	m.insert(make_pair("peach", "桃子"));
	//借用operator[]
	/*    operator[]的原理是：    
	用<key, T()>构造一个键值对，然后调用insert()函数将该键值对插入到map中  
	如果key已经存在，插入失败，insert函数返回该key所在位置的迭代器
	如果key不存在，插入成功，insert函数返回新插入元素所在位置的迭代器   
	operator[]函数后将insert返回值键值对中的value返回    */
	m["watermelon"] = "西瓜";
	cout << m.size() << endl;

	for (auto& e : m)
	{
		cout << e.first << "<--->" << e.second << endl;
	}

	//map中的键值对key一定是唯一的，如果key存在将插入失败
	//map中的key不能修改，如果一定要改，先删除该key，再重新插入
	auto ret = m.insert(make_pair("peach", "t桃色"));
	if (ret.second)
		cout << "已插入" << endl;
	else
		cout << "插入失败" << endl;

	//删除key
	m.erase("apple");
	if (1 == m.count("apple"))
		cout << "删除失败" << endl;
	else
		cout << "删除成功" << endl;
}

int main()
{
	testmap();
	return 0;
}

//关于key有序
void testmap()
{
	map<int, int> m;
	int array[] = { 4, 2, 6, 8, 9, 7, 1, 3, 5, 0 };
	for (size_t i = 0; i < 10; i++)
		m.insert(make_pair(array[i], i));

	for (auto e : m)
		cout << e.first << "<---->" << e.second << endl;
}

2.2 multimap
2.2.1 multimap的介绍
1.multimap是关联式容器，它按照特定的顺序，存储由key和value映射成的键值对<key,value>,其中多个键值对之间的key是可以重复的。
2.在multimap中，通常按照key排序和惟一地标识元素，而映射的value存储与key关联的内容。key和 value的类型可能不同，通过multimap内部的成员类型value_type组合在一起，value_type是组合key 和value的键值对:
typedef pair<const Key, T> value_type;
3.在内部，multimap中的元素总是通过其内部内部比较规则（类型比较）进行排序，默认将key按照小于排序
4.multimap通过key访问单个元素的速度通常比unordered_multimap容器慢，但是使用迭代器直接遍历 multimap中的元素可以得到关于key有序的序列。
5. multimap在底层用二叉搜索树(红黑树)来实现。
6. multimap使用时于map包含的头文件相同，并且multimap中没有重载operator[]操作
2.2.2 multimap 的使用
multimap与map的功能是类似的。唯一不同就是：map中的key是惟一的，而multimap中的key是可以重复的。
2.3 set
2.3.1 set的介绍
1.set是按照一定次序存储元素的容器，set插入元素时，只需要插入value即可，不需要构造键值对。并且set中的元素不可以重复（因此set可以进行去重）
2.在set中，元素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），只可以从容器中插入和删除，这就是set与与map/multimap不同，map/multimap中存储的是真正的键值对<key, value>，set中只放value，但在底层实际存放的是由<value, value>构成的键值对。
3.在内部，在内部，set中的元素总是通过其内部内部比较规则（类型比较）进行排序，set的元素默认按照小于对key进行排序。
4. 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并且使用set的迭代器遍历set中的元素，可以得到有序序列 。
5.set底层是用二叉搜索树来实现的，因此在set中查找某个元素，时间复杂度为： longN
2.3.2 set的使用
1.set的构造

函数声明	功能介绍
set (const Compare& comp = Compare(), const Allocator& = Allocator() );	构造空的set
set (InputIterator first, InputIterator last, const Compare& comp = Compare(), const Allocator& = Allocator() );	用[first,last)区间构造中的元素构造set
set(const set<Key,Compare,Allocator>& x);	set的拷贝构造

2.set的迭代器

函数声明	功能介绍
iterator begin()	返回set中起始位置的迭代器
iterator end()	返回set中最后一个元素后面的迭代器
const_iterator cbegin() const	返回set中起始位置的const迭代器
const_iterator cend() const	返回set中最后一个元素后面的const迭代器
reserve_iterator rbegin()	返回set第一个元素的方向迭代器，即end
reserve_iterator rend()	返回set最后一个元素下一个位置的反向迭代器，即rbegin
const_reverse_iterator crbegin() const	返回set第一元素的反向const迭代器
const_reverse_iterator crend() const	返回set最后一个元素下一个位置的反向const迭代器

3.set的容量

函数声明	功能介绍
bool empty() const	检测set是否为空，空返回true，否则返回false
size_type size() const	返回set中有效元素的个数

4.set的修改操作

函数声明	功能介绍
pair<iterator,bool>insert(const value_type& x)	在set中插入元素x，实际上插入的是<x,x>构成的键值对，如果插入成功，返回<该元素在set中的位置，true>，如果插入失败，说明x在set中的已经存在，返回<该元素在set中的位置，false>
iterator insert(iterator position,const value_type& x)	在set的position位置插入x，实际上插入的是<x,x>构成的键值对
template void insert( ( InputIterator first, InputIterator last );	在set中插入[first,last)区间中的元素
void erase(iterator position)	删除set中position位置上的元素
void swap(set<Key,Compare,Allocator>&st)	交换set中的元素
size_type erase ( const key_type& x )	删除set中值为x 的元素，返回删除的元素的个数
void erase ( iterator first, iterator last )	删除set中[first,last)区间中元素
void clear()	将set中的元素清空
iterator find(const key_type& x)const	返回set中的值为x的元素的位置
size_type count(const key_type& x) const	返回set中值为x的元素的个数

2.3.3 set的功能测试

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#include <set>
void testset()
{
	int array[] = { 5, 1, 4, 6, 7, 9, 5, 2, 3, 4, 8, 9, 3, 4, 2, 6, 7, 9, 8, 1 };
	set<int>s;
	for (auto e : array)
		s.insert(e);

	auto it = s.begin();
	while (it != s.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;

	//set中值为5的元素出现了几次
	cout << s.count(5) << endl;
}

2.4 multiset
2.4.1 multiset介绍
1.multiset是按照特定顺序存储元素的容器，其中元素可以重复的，
2.在multiset中，元素的value也会识别它(因为multiset中本身存储的就是<value, value>组成的键值对， 因此value本身就是key，key就是value，类型为T). multiset元素的值不能在容器中进行修改(因为元素 总是const的)，但可以从容器中插入或删除。
3.在内部，multiset中的·元素按照其内部比较规则（类型比较）进行排序。
4. multiset容器通过key访问单个元素的速度通常比unordered_multiset容器慢，但当使用迭代器遍历时 会得到一个有序序列。 其中在multiset中查找某个元素，时间复杂为O(longN)
5. multiset底层结构为二叉搜索树。
6. multiset的作用，可以对元素进行排序
2.4.2multiset的使用
multiset与set接口相似， multiset与set的区别：multiset中元素可以重复，set中value是惟一的

void testset()
{
	int array[] = { 2, 1, 3, 5, 6, 4, 9, 6, 5, 2 };
	//multiset在底层实际存储的是<int, int>的键值对 
	multiset<int> s(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));
	for (auto e : s)
		cout << e << " ";
	cout <<endl;
}