C++容器（樹形結構關連式容器總結）---7

根據應用場景的不同，STL總共實現了兩種不同結構的管理式容器：樹形結構與哈希結構

樹形結構的關連式容器主要有四種 ：map、set、multimap、multiset。這四種容器的共同點是：使用平衡搜索樹（紅黑樹）作爲底層結果，容器中的元素是一個有序的序列

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Map

map是關連容器，它按照特定的次序（key值來比較）存儲由鍵值key和值value組合而成的元素。

在map中，鍵值key通常用於排序和唯一的標識元素，而值value中存儲與此鍵值key關連的內容。鍵值key和值value的類型可能不同，並且在map的內部，key與value通過成員類型value_type綁定在一起，爲其取別名稱爲pair

在內部，map中的元素總是按照鍵值key進行比較排序的

map中通過鍵值訪問單個元素的速度通常比unordered_map容器慢，但map運行根據順序對元素進行直接迭代（對map中的元素進行迭代時，可以得到一個有序的序列）

map支持下標訪問符，在[]中放入key，就可以找到與key對應的value

map通常被實現爲二叉搜索樹（平衡二叉搜索樹（紅黑樹））

#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <string>
#include <map>

using namespace std;

void TestMap()
{
	map<string, string> m{ { "apple", "蘋果" }, { "banana", "香蕉" },
							{ "orange", "橘子" }, { "peach", "桃子" },
								{ "waterme", "水蜜桃" }
						  };
	//輸入key值打印
	cout << m["apple"] << endl;

	//反向迭代器
	for (map<string,string>::reverse_iterator it = m.rbegin(); it != m.rend(); ++it)
	{
		cout << (*it).first << "---> " << it->second << endl;
	}
	cout << endl;

	//返回最後一元素下一位置的反向迭代器
	map<string, string>::const_reverse_iterator it =m.rbegin() ;
	cout << (*it).first << "---> " << it->second << endl;
	cout << endl;
	for (auto &e : m)
	{
		cout << e.first<<"-->" << e.second<< endl;
	}
	cout << endl;
	cout << m.size() << endl;
}

//當key值不存在時operator[]用默認value與key構造鍵值對
//然後插入，返回該默認value，at()函數直接拋異常。
void TestMap2()
{
	map<string, string>m;
	//operator[]的原理是：
	//用<key, T()>構造一個鍵值對，然後調用insert()函數將該鍵值對插入到map中
	//如果key已經存在，插入失敗，insert函數返回該key所在位置的迭代器
	//如果key不存在，插入成功，insert函數返回新插入元素所在位置的迭代器
    //operator[]函數最後將insert返回值鍵值對中的value返回
	//將“apple”插入map
	m["apple"] = "蘋果";
	cout << m["apple"] << endl;
	cout << m.size() << endl;

	//banana不在map，拋出異常
	//m.at("banana");
}

//map中的元素修改
void TestMap3()
{
	map<string, string> m;
	//插入元素，用pair直接來構造鍵值對
	m.insert(pair<string,string>("peach","桃子"));
	//插入元素，用make_pair直接來構造鍵值對
	m.insert(make_pair("banana", "香蕉"));
	//用operator[]插入元素
	m["apple"] = "蘋果";
	m.insert(m.find("banana"), make_pair("waterme", "水蜜桃"));
	cout << m.size() << endl;
	for (auto& e : m)
	{
		cout << e.first << "--->" << e.second << endl;
	}
	auto ret = m.insert(make_pair("peach", "桃子"));
	if (ret.second)
		cout << "peach不在map中，已插入" << endl;
	else
		cout << "鍵值peach的元素已存在 " << ret.first->first << "-->" 
		<< ret.first->second  << " 插入失敗 " << endl;
	//刪除key爲“apple”的元素
	m.erase("apple");
	for (auto& e : m)
	{
		cout << e.first << "-->" << e.second << endl;
	}
	//count返回key爲x的鍵值在map中的個數
	if (m.count("apple"))
		cout << "apple還存在" << endl;
	else
		cout << "apple不存在" << endl;
}
int main()
{
	TestMap();
	TestMap2();
	TestMap3();
	system("pause");
	return 0;
}

 

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Multimap

multimap是關連式容器，它按照特定的順序，存儲由key和value映射成的鍵值對<key，value>，多個鍵值對之間的key是可以重複的

在multimap中，通常按照key排序和唯一的標識元素，而映射的value存儲與key關聯 的內容。key和value的類型可能不同，通過multimap內部的成員類型value_type組合在一起，value_type是組合key和value的鍵值對

在內部，multimap中的元素總是通過其內部比較對象，按照指定的特定嚴格排序標準對key進行排序的

multimap通過key訪問單個元素的速度通常比unordered_multimap容器慢，但是使用迭代器直接遍歷multimap中的元素可以得到關於key有序的序列

multimap在底層用二叉搜索樹（紅黑樹）來實現

multimap和map的唯一不同就是：map中的key是唯一的，而multimap中的key是可以重複的

multimap與map類似

#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <string>
#include <map>

using namespace std;

void TestMultimap()
{
	multimap<string, string> m;
	m.insert(make_pair("李逵","黑旋風"));
	m.insert(make_pair("林沖", "豹子頭"));
	m.insert(make_pair("魯達", "花和尚"));
	//key值一樣進行插入
	m.insert(make_pair("李逵", "鐵牛"));
	cout << m.size() << endl;

	for (auto&e : m)
	{
		cout << e.first << "--->" << e.second << endl;
		
	}
	cout << m.count("李逵") << endl;
	//c++11用法
	map<string, string> m1{ {"李逵","黑旋風"}, {"林沖","豹子頭"}, {"魯達","花和尚"} };
	auto it =m1.insert(make_pair("林沖","豹子頭"));
	if (it.second)
		cout << "成功插入" << endl;
	else
		cout << "插入失敗" << endl;
	cout << endl;
}

void TestMultimap1()
{
	multimap<int, int> m;
	for (int i = 0; i < 10; ++i)
	{
		m.insert(make_pair(i, i));
	}
	for (auto &e :m)
	{
		cout << e.first << "--->" << e.second << endl;
	}
	cout << endl;
	//返回m中大於等於5的第一個元素
	auto it = m.lower_bound(5);
	cout << it->first << "---->" << it->second << endl;
	cout << endl;
	//返回m中大於5的元素第一個元素
	it = m.upper_bound(5);
	cout << it->first << "---->" << it->second << endl;
}
int main()
{
	TestMultimap();
	TestMultimap1();
	system("pause");
	return 0;
}

---

Set

set是按照一定次序存儲元素的容器

在set中，元素的value也標識它（value就是key，類型爲T）並且每個value必須是唯一的.set中的元素不能在容器中修改，但是可以從容器中插入或刪除它們

在內部，set中的元素總是按照其內部比較對象（類型比較）所指示的特定嚴格若排序準則進行排序

set容器通過key訪問單個元素的速度通常比unordered_set容器慢，但它們運行根據順序對子集進行直接迭代

set在底層是用二叉搜索樹實現的

與map/multimap不同，map/multimap中存儲的是真正的鍵值對<key，value>，set中只放value，但是底層實際存放的是由<key,value>構成的鍵值對

set中插入元素時，只需要插入value即可，不需要構造鍵值對

set中元素不可以重複，因此可以使用set進行去重

使用set中的迭代器遍歷set中的元素，可以得到有序序列

set中的元素默認按照小於比較

#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <string>
#include <set>

using namespace std;

void TestSet()
{
	int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 3, 5, 2, 6, 4, 6, 7, 3, 1, 0, 9, 8, 9 };
	set<int> s(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));

	int arr1[] = { -1,-2,-3,-4,-5,-6 };
	set<int> s1(arr1, arr1 + sizeof(arr1) / sizeof(arr[0]));

	for (auto&e : s)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	for (auto&e : s1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	for (auto it = s.rbegin(); it != s.rend(); ++it)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	
	cout << endl;
	//由於set中元素不能重複，因此3出現的次數只有一次
	cout << s.count(3) << endl;
	s.insert(10);
	s.insert(11);
	s.erase(1);
	s.erase(2);
	s.erase(4);
	s.insert(12);
	s.insert(13);
	s.insert(14);
	for (auto&e : s)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	//set元素交換
	swap(s, s1);
	for (auto&e : s)
	{
		cout << e << " ";
	}
}
int main()
{
	TestSet();
	system("pause");
	return 0;
}

---

multiset

multiset是按照特定順序存儲元素的容器，其中元素是可以重複的。

 在multiset中，元素的value也會識別它(因爲multiset中本身存儲的就是組成的鍵值對因此value本身就是key，key就是value，類型爲T). multiset元素的值不能在容器中進行修改(因爲元素 總是const的)，但可以從容器中插入或刪除。

在內部，multiset中的元素總是按照其內部比較規則(類型比較)所指示的特定嚴格弱排序準則進行排 序。

multiset容器通過key訪問單個元素的速度通常比unordered_multiset容器慢，但當使用迭代器遍歷時 會得到一個有序序列。

multiset底層結構爲二叉搜索樹(紅黑樹)。

multiset中再底層中存儲的是的鍵值對

與set的區別是，multiset中的元素可以重複，set是中value是唯一的

使用迭代器對multiset中的元素進行遍歷，可以得到有序的序列

multiset中的元素不能修改  。multiset的作用：可以對元素進行排序

multiset與set類似

void TestMultiSet()
{
	int arr[] = { 2, 4, 5, 6, 7, 2, 4, 3, 1, 2, 35, 6 ,5,5,5};
	multiset<int>s(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
	for (auto& e : s)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	s.erase(5);
	for (auto& e : s)
	{
		cout << e << " ";
	}
}