map及其相關函數的用法

C++ Maps are sorted associative containers that contain unique key/value pairs. For example, you could create a map that associates a string with an integer, and then use that map to associate the number of days in each month with the name of each month.

Map Constructors & Destructors	default methods to allocate, copy, and deallocate maps
Map operators	assign, compare, and access elements of a map
Map typedefs	typedefs of a map
begin	returns an iterator to the beginning of the map
clear	removes all elements from the map
count	returns the number of elements matching a certain key
empty	true if the map has no elements
end	returns an iterator just past the last element of a map
equal_range	returns iterators to the first and just past the last elements matching a specific key
erase	removes elements from a map
find	returns an iterator to specific elements
insert	insert items into a map
key_comp	returns the function that compares keys
lower_bound	returns an iterator to the first element greater than or equal to a certain value
max_size	returns the maximum number of elements that the map can hold
rbegin	returns a reverse_iterator to the end of the map
rend	returns a reverse_iterator to the beginning of the map
size	returns the number of items in the map
swap	swap the contents of this map with another
upper_bound	returns an iterator to the first element greater than a certain value
value_comp	returns the function that compares values

一．Map概述
Map是STL的一個關聯容器，它提供一對一（其中第一個可以稱爲關鍵字，每個關鍵字只能在map中出現一次，第二個可能稱爲該關鍵字的值）的數據處理能力，由於這個特性，它完成有可能在我們處理一對一數據的時候，在編程上提供快速通道。這裏說下map內部數據的組織，map內部自建一顆紅黑樹(一種非嚴格意義上的平衡二叉樹)，這顆樹具有對數據自動排序的功能，所以在map內部所有的數據都是有序的，後邊我們會見識到有序的好處。
下面舉例說明什麼是一對一的數據映射。比如一個班級中，每個學生的學號跟他的姓名就存在着一一映射的關係，這個模型用map可能輕易描述，很明顯學號用int描述，姓名用字符串描述(本篇文章中不用char *來描述字符串，而是採用STL中string來描述),下面給出map描述代碼：
Map <int, string> mapStudent;
1. map的構造函數
map共提供了6個構造函數，這塊涉及到內存分配器這些東西，略過不表，在下面我們將接觸到一些map的構造方法，這裏要說下的就是，我們通常用如下方法構造一個map：
Map <int, string> mapStudent;
2. 數據的插入
在構造map容器後，我們就可以往裏面插入數據了。這裏講三種插入數據的方法：
第一種：用insert函數插入pair數據，下面舉例說明(以下代碼雖然是隨手寫的，應該可以在VC和GCC下編譯通過，大家可以運行下看什麼效果，在VC下請加入這條語句，屏蔽4786警告 ＃pragma warning (disable:4786) )
#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 < <end;
}
}
第二種：用insert函數插入value_type數據，下面舉例說明
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
Using namespace std;
Int main()
{
Map <int, string> mapStudent;
mapStudent.insert(map <int, string>::value_type (1, “student_one”));
mapStudent.insert(map <int, string>::value_type (2, “student_two”));
mapStudent.insert(map <int, string>::value_type (3, “student_three”));
map <int, string>::iterator iter;
for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
{
Cout < <iter->first < <” ” < <iter->second < <end;
}
}
第三種：用數組方式插入數據，下面舉例說明
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
Using namespace std;
Int main()
{
Map <int, string> mapStudent;
mapStudent[1] = “student_one”;
mapStudent[2] = “student_two”;
mapStudent[3] = “student_three”;
map <int, string>::iterator iter;
for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
{
Cout < <iter->first < <” ” < <iter->second < <end;
}
}
以上三種用法，雖然都可以實現數據的插入，但是它們是有區別的，當然了第一種和第二種在效果上是完成一樣的，用insert函數插入數據，在數據的插入上涉及到集合的唯一性這個概念，即當map中有這個關鍵字時，insert操作是插入數據不了的，但是用數組方式就不同了，它可以覆蓋以前該關鍵字對應的值，用程序說明
mapStudent.insert(map <int, string>::value_type (1, “student_one”));
mapStudent.insert(map <int, string>::value_type (1, “student_two”));
上面這兩條語句執行後，map中1這個關鍵字對應的值是“student_one”，第二條語句並沒有生效，那麼這就涉及到我們怎麼知道insert語句是否插入成功的問題了，可以用pair來獲得是否插入成功，程序如下
Pair <map <int, string>::iterator, bool> Insert_Pair;
Insert_Pair = mapStudent.insert(map <int, string>::value_type (1, “student_one”));
我們通過pair的第二個變量來知道是否插入成功，它的第一個變量返回的是一個map的迭代器，如果插入成功的話Insert_Pair.second應該是true的，否則爲false。
下面給出完成代碼，演示插入成功與否問題
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
Using namespace std;
Int main()
{
Map <int, string> mapStudent;
Pair <map <int, string>::iterator, bool> Insert_Pair;
Insert_Pair ＝ mapStudent.insert(pair <int, string>(1, “student_one”));
If(Insert_Pair.second == true)
{
Cout < <”Insert Successfully” < <endl;
}
Else
{
Cout < <”Insert Failure” < <endl;
}
Insert_Pair ＝ mapStudent.insert(pair <int, string>(1, “student_two”));
If(Insert_Pair.second == true)
{
Cout < <”Insert Successfully” < <endl;
}
Else
{
Cout < <”Insert Failure” < <endl;
}
map <int, string>::iterator iter;
for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
{
Cout < <iter->first < <” ” < <iter->second < <end;
}
}
大家可以用如下程序，看下用數組插入在數據覆蓋上的效果
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
Using namespace std;
Int main()
{
Map <int, string> mapStudent;
mapStudent[1] = “student_one”;
mapStudent[1] = “student_two”;
mapStudent[2] = “student_three”;
map <int, string>::iterator iter;
for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
{
Cout < <iter->first < <” ” < <iter->second < <end;
}
}
3. map的大小
在往map裏面插入了數據，我們怎麼知道當前已經插入了多少數據呢，可以用size函數，用法如下：
Int nSize = mapStudent.size();
4. 數據的遍歷
這裏也提供三種方法，對map進行遍歷
第一種：應用前向迭代器，上面舉例程序中到處都是了，略過不表
第二種：應用反相迭代器，下面舉例說明，要體會效果，請自個動手運行程序
#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>::reverse_iterator iter;
for(iter = mapStudent.rbegin(); iter != mapStudent.rend(); iter++)
{
Cout < <iter->first < <” ” < <iter->second < <end;
}
}
第三種：用數組方式，程序說明如下
#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”));
int nSize = mapStudent.size()
for(int nIndex = 0; nIndex < nSize; nIndex++)
{
Cout < <mapStudent[nIndex] < <end;
}
}

   在這裏我們將體會，map在數據插入時保證有序的好處。
要判定一個數據（關鍵字）是否在map中出現的方法比較多，這裏標題雖然是數據的查找，在這裏將穿插着大量的map基本用法。
這裏給出三種數據查找方法
第一種：用count函數來判定關鍵字是否出現，其缺點是無法定位數據出現位置,由於map的特性，一對一的映射關係，就決定了count函數的返回值只有兩個，要麼是0，要麼是1，出現的情況，當然是返回1了
第二種：用find函數來定位數據出現位置，它返回的一個迭代器，當數據出現時，它返回數據所在位置的迭代器，如果map中沒有要查找的數據，它返回的迭代器等於end函數返回的迭代器，程序說明
#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;
iter = mapStudent.find(1);
if(iter != mapStudent.end())
{
Cout < <”Find, the value is ” < <iter->second < <endl;
}
Else
{
Cout < <”Do not Find” < <endl;
}
}
第三種：這個方法用來判定數據是否出現，是顯得笨了點，但是，我打算在這裏講解
Lower_bound函數用法，這個函數用來返回要查找關鍵字的下界(是一個迭代器)
Upper_bound函數用法，這個函數用來返回要查找關鍵字的上界(是一個迭代器)
例如：map中已經插入了1，2，3，4的話，如果lower_bound(2)的話，返回的2，而upper-bound（2）的話，返回的就是3
Equal_range函數返回一個pair，pair裏面第一個變量是Lower_bound返回的迭代器，pair裏面第二個迭代器是Upper_bound返回的迭代器，如果這兩個迭代器相等的話，則說明map中不出現這個關鍵字，程序說明
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
Using namespace std;
Int main()
{
Map <int, string> mapStudent;
mapStudent[1] = “student_one”;
mapStudent[3] = “student_three”;
mapStudent[5] = “student_five”;
map <int, string>::iterator iter;
iter = mapStudent.lower_bound(2);
{
//返回的是下界3的迭代器
Cout < <iter->second < <endl;
}
iter = mapStudent.lower_bound(3);
{
//返回的是下界3的迭代器
Cout < <iter->second < <endl;
}

iter = mapStudent.upper_bound(2);
{
//返回的是上界3的迭代器
Cout < <iter->second < <endl;
}
iter = mapStudent.upper_bound(3);
{
//返回的是上界5的迭代器
Cout < <iter->second < <endl;
}

Pair <map <int, string>::iterator, map <int, string>::iterator> mapPair;
mapPair = mapStudent.equal_range(2);
if(mapPair.first == mapPair.second)
{
cout < <”Do not Find” < <endl;
}
Else
{
Cout < <”Find” < <endl;
}
mapPair = mapStudent.equal_range(3);
if(mapPair.first == mapPair.second)
{
cout < <”Do not Find” < <endl;
}
Else
{
Cout < <”Find” < <endl;
}
}
6. 數據的清空與判空
清空map中的數據可以用clear()函數，判定map中是否有數據可以用empty()函數，它返回true則說明是空map
7. 數據的刪除
這裏要用到erase函數，它有三個重載了的函數，下面在例子中詳細說明它們的用法
#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”));

//如果你要演示輸出效果，請選擇以下的一種，你看到的效果會比較好
//如果要刪除1,用迭代器刪除
map <int, string>::iterator iter;
iter = mapStudent.find(1);
mapStudent.erase(iter);

//如果要刪除1，用關鍵字刪除
Int n = mapStudent.erase(1);//如果刪除了會返回1，否則返回0

//用迭代器，成片的刪除
//一下代碼把整個map清空
mapStudent.earse(mapStudent.begin(), mapStudent.end());
//成片刪除要注意的是，也是STL的特性，刪除區間是一個前閉後開的集合

//自個加上遍歷代碼，打印輸出吧
}
8. 其他一些函數用法
這裏有swap,key_comp,value_comp,get_allocator等函數，感覺到這些函數在編程用的不是很多，略過不表，有興趣的話可以自個研究
9. 排序
這裏要講的是一點比較高深的用法了,排序問題，STL中默認是採用小於號來排序的，以上代碼在排序上是不存在任何問題的，因爲上面的關鍵字是int型，它本身支持小於號運算，在一些特殊情況，比如關鍵字是一個結構體，涉及到排序就會出現問題，因爲它沒有小於號操作，insert等函數在編譯的時候過不去，下面給出兩個方法解決這個問題
第一種：小於號重載，程序舉例
#include <map>
#include <string>
Using namespace std;
Typedef struct tagStudentInfo
{
Int nID;
String strName;
}StudentInfo, *PStudentInfo; //學生信息

Int main()
{
//用學生信息映射分數
Map <StudentInfo, int>mapStudent;
StudentInfo studentInfo;
studentInfo.nID = 1;
studentInfo.strName = “student_one”;
mapStudent.insert(pair <StudentInfo, int>(studentInfo, 90));
studentInfo.nID = 2;
studentInfo.strName = “student_two”;
mapStudent.insert(pair <StudentInfo, int>(studentInfo, 80));
}
以上程序是無法編譯通過的，只要重載小於號，就OK了，如下：
Typedef struct tagStudentInfo
{
Int nID;
String strName;
Bool operator < (tagStudentInfo const& _A) const
{
//這個函數指定排序策略，按nID排序，如果nID相等的話，按strName排序
If(nID < _A.nID) return true;
If(nID == _A.nID) return strName.compare(_A.strName) < 0;
Return false;
}
}StudentInfo, *PStudentInfo; //學生信息
第二種：仿函數的應用，這個時候結構體中沒有直接的小於號重載，程序說明
#include <map>
#include <string>
Using namespace std;
Typedef struct tagStudentInfo
{
Int nID;
String strName;
}StudentInfo, *PStudentInfo; //學生信息

Classs sort
{
Public:
Bool operator() (StudentInfo const &_A, StudentInfo const &_B) const
{
If(_A.nID < _B.nID) return true;
If(_A.nID == _B.nID) return _A.strName.compare(_B.strName) < 0;
Return false;
}
};

Int main()
{
//用學生信息映射分數
Map <StudentInfo, int, sort>mapStudent;
StudentInfo studentInfo;
studentInfo.nID = 1;
studentInfo.strName = “student_one”;
mapStudent.insert(pair <StudentInfo, int>(studentInfo, 90));
studentInfo.nID = 2;
studentInfo.strName = “student_two”;
mapStudent.insert(pair <StudentInfo, int>(studentInfo, 80));
}
10. 另外
由於STL是一個統一的整體，map的很多用法都和STL中其它的東西結合在一起，比如在排序上，這裏默認用的是小於號，即less <>，如果要從大到小排序呢，這裏涉及到的東西很多，在此無法一一加以說明。
還要說明的是，map中由於它內部有序，由紅黑樹保證，因此很多函數執行的時間複雜度都是log2N的，如果用map函數可以實現的功能，而STL Algorithm也可以完成該功能，建議用map自帶函數，效率高一些。
下面說下，map在空間上的特性，否則，估計你用起來會有時候表現的比較鬱悶，由於map的每個數據對應紅黑樹上的一個節點，這個節點在不保存你的數據時，是佔用16個字節的，一個父節點指針，左右孩子指針，還有一個枚舉值（標示紅黑的，相當於平衡二叉樹中的平衡因子），我想大家應該知道，這些地方很費內存了吧，不說了……