关联式容器及键值对
STL中，像vector、list、deque、forward_list(C++11)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。
STL中，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，在数据检索时比序列式容器效率更高。
键值对是用来表示具有一 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。就比如：现在要建立一个英汉互译的字典，那该字典中必然有英文单词与其对应的中文含义，而且，英文单词与其中文含义是一 一对应的关系，即通过该应该单词，在词典中就可以找到与其对应的中文含义。
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)
{}
};
根据应用场景的不桶，STL总共实现了两种不同结构的管理式容器：树型结构与哈希结构。
树型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是：使用平衡搜索树(即红黑树)作为其底层结果，容器中的元素是一个有序的序列。
此篇文章先来看看set以及multiset这两个容器。
set
基本概念-->
- set是按照一定次序存储元素的容器
- 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。
- 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。
- 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。
- set在底层是用二叉搜索树(红黑树)实现的。
插入 --->
set<int> s;
s.insert(4);
s.insert(5);
s.insert(5);
s.insert(1);
s.insert(3);
s.insert(5);
s.insert(2);
s.insert(5);
s.insert(6);
set<int>::iterator it = s.begin();//迭代器遍历
while (it != s.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
插入如上数据之后，打印出来的值为1 2 3 4 5 6。set容器自动对以上数据进行了排序，并且实现了去重。但是不能对set里的值进行修改。
查找 --->
set<int>::iterator pos = s.find(3);// --- 时间复杂度：O(log(N))，底层是搜索树，建议使用
//pos = find(s.begin(), s.end(), 3);// --- 时间复杂度：O(N)，需要遍历一遍不建议使用
if (pos != s.end())
{
cout << "找到啦！" << endl;
}
删除 --->
s.erase(it); //该语句在循环外时，有3就删除，没有3就报错
s.erase(3); //有3就删除，没有3就不删
for (auto e : s)
{
cout << e <<" ";
}
cout << endl;
采用s.erase(3);这种操作如果没有3并不会报错，如果有3则会删除这个结点。
找到pos位置，采用s.erase(pos);这种操作如果没有3则会报错，如果有3则会删除这个结点。
交换 --->
set<int> s2;
s2.insert(6);
s2.insert(9);
s2.insert(8);
s2.insert(7);
s2.insert(10);
s2.swap(s);//交换根节点的指针，效率高
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
两个set的交换的其实是交换结点的指针，效率高。
清空 --->
s.clear();//清掉所有数据
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
遍历方法 --->
//迭代器遍历
set<int>::iterator it = s.begin();
while (it != s.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
//新式for循环
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
特点--->
- 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。
- set中插入元素时，只需要插入value即可，不需要构造键值对。
- set中的元素不可以重复(因此可以使用set进行去重)。
- 使用set的迭代器遍历set中的元素，可以得到有序序列
- set中的元素默认按照小于来比较
- set中查找某个元素，时间复杂度为：$ log_2 n $
- set中的元素不允许修改
- set中的底层使用二叉搜索树(红黑树)来实现
multiset
基本概念 --->
- multiset是按照特定顺序存储元素的容器，其中元素是可以重复的。
- 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。
- 在内部，multiset中的元素总是按照其内部比较规则(类型比较)所指示的特定严格弱排序准则进行排序。
- 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。
- multiset底层结构为二叉搜索树(红黑树)。
运用 --->
multiset<int> ms;
ms.insert(3);
ms.insert(4);
ms.insert(5);
ms.insert(2);
ms.insert(1);
ms.insert(5);
ms.insert(4);
ms.insert(3);
//可以插入重复的相同的key值
for (auto e : ms)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
auto mit = ms.find(3);
if (mit != ms.end())//因为有多个3，所以找到的是中序遍历的第一个
{
cout << "找到啦~！" << endl;
while (*mit == 3)//继续遍历输出所有的3
{
cout << *mit <<" ";
++mit;
}
cout << endl;
}
multiset的接口和set基本都相同，但是值得注意的是multiset可以插入key相同的值。
multiset允许key的冗余，如果用find查找key值时，找到的是中序遍历第一个，因此不断遍历下午可以找到这个multiset里所有的key值。
multiset和set一样不能够对数据进行修改。
特点 --->
- multiset中再底层中存储的是<value, value>的键值对
- mtltiset的插入接口中只需要插入即可
- 与set的区别是，multiset中的元素可以重复，set是中value是唯一的
- 使用迭代器对multiset中的元素进行遍历，可以得到有序的序列
- multiset中的元素不能修改
- 在multiset中找某个元素，时间复杂度：$ O(log_2 N) $
- multiset的作用：可以对元素进行排序