第九周 標準模板庫STL(二)
1.set和multiset
2.map和multimap
3.容器適配器
4.算法(一)
5.算法(二)
2.map和multimap
map與set的不同在於map中存放的元素有且僅有兩個成員變量，一個名爲first,另一個名爲second, map根據first值對元素進行從小到大排序，並可快速地根據first來檢索元素。
map同multimap的不同在於是否允許相同first值的元素。
預備知識： pair 模板
template<class _T1, class _T2>
struct pair
{
typedef _T1 first_type;
typedef _T2 second_type;
_T1 first;
_T2 second;
pair(): first(), second() { }//無參構造函數
pair(const _T1& __a, const _T2& __b): first(__a), second(__b) { }
template<class _U1, class _U2>
pair(const pair<_U1, _U2>& __p): first(__p.first), second(__p.second) { }
};
map/multimap容器裏放着的都是pair模版類實例化出來的對象，且按first從小到大排序。
第三個構造函數用法示例：
pair<int,int>
p(pair<double,double>(5.5,4.6));//調用了成員函數模板構造函數， p.first = 5, p.second = 4
multimap
template<class Key, class T, class Pred = less<Key>, class A = allocator<T> >
class multimap {
….
typedef pair<const Key, T> value_type;
…….
};
Key 代表關鍵字的類型
multimap中的元素由 <關鍵字,值>組成，每個元素是一個pair對象，關鍵字就是first成員變量,其類型是Key。
multimap中允許多個元素的關鍵字相同。元素按照first成員變量從小到大排列，缺省情況下用 less 定義關鍵字的“小於”關係。
multimap示例
#include <iostream>
#include <map>
using namespace std;
int main() {
typedef multimap<int,double,less<int> > mmid;
mmid pairs;
cout << "1) " << pairs.count(15) << endl;
pairs.insert(mmid::value_type(15,2.7));//typedef pair<const Key, T> value_type;
pairs.insert(mmid::value_type(15,99.3));
cout << “2) ” << pairs.count(15) << endl; //求關鍵字等於某值的元素個數
pairs.insert(mmid::value_type(30,111.11));
pairs.insert(mmid::value_type(10,22.22));
pairs.insert(mmid::value_type(25,33.333));
pairs.insert(mmid::value_type(20,9.3));
for( mmid::const_iterator i = pairs.begin();i != pairs.end() ;i ++ )
cout << "(" << i->first << "," << i->second << ")" << ",";
return 0;
}
輸出：
1) 0
2) 2
(10,22.22),(15,2.7),(15,99.3),(20,9.3),(25,33.333),(30,111.11)
multimap例題:
一個學生成績錄入和查詢系統，接受以下兩種輸入:
Add name id score
Query score
name是個字符串，中間沒有空格，代表學生姓名。id是個整數，代表學號。score是個整數，表示分數。學號不會重複，分數和姓名都可能重複。
兩種輸入交替出現。第一種輸入表示要添加一個學生的信息，碰到這種輸入，就記下學生的姓名、id和分數。第二種輸入表示要查詢，碰到這種輸入，就輸出已有記錄中分數比score低的最高分獲得者的姓名、學號和分數。如果有多個學生都滿足條件，就輸出學號最大的那個學生的信息。如果找不到滿足條件的學生，則輸出“Nobody”。
輸入樣例：
Add Jack 12 78
Query 78
Query 81
Add Percy 9 81
Add Marry 8 81
Query 82
Add Tom 11 79
Query 80
Query 81
輸出果樣例：
Nobody
Jack 12 78
Percy 9 81
Tom 11 79
Tom 11 79
程序：
#include <iostream>
#include <map> //使用multimap需要包含此頭文件
#include <string>
using namespace std;
class CStudent
{
public:
struct CInfo { //類的內部還可以定義類
int id;
string name;
};
int score;
CInfo info; //學生的其他信息
};
typedef multimap<int, CStudent::CInfo> MAP_STD;
int main() {
MAP_STD mp;
CStudent st;
string cmd;
while( cin >> cmd ) {
if( cmd == "Add") {
cin >> st.info.name >> st.info.id >> st.score ; //注意這裏cin的輸入方法，在遇到回車之前可以這麼連續地賦值
mp.insert(MAP_STD::value_type(st.score,st.info ));//MAP_STD::value_type(st.score,st.info )生成一個臨時的自定義pair模板類的對象
}
else if( cmd == "Query" ){
int score;
cin >> score;
MAP_STD::iterator p = mp.lower_bound (score);//查找一個最大的位置 it,使得[begin(),it) 中所有元素的first都比 score小
if( p!= mp.begin()) {
--p;//查到之後，p的前一個學生纔是符合條件的，因爲返回的查找區間結果是左閉右開
//如果這個分數有多個人，就找學號最大的學生
score = p->first; //比要查詢分數低的最高分
MAP_STD::iterator maxp = p;
int maxId = p->second.id;//成績爲score且學號最大的學生的下標
for( ; p != mp.begin() && p->first ==score; --p) {//遍歷所有成績和score相等的學生
if( p->second.id > maxId ) {
maxp = p;
maxId = p->second.id ;
}
}
if( p->first == score) {//如果上面循環是因爲 p == mp.begin()而終止，則p指向的元素還要處理
if( p->second.id > maxId ) {
maxp = p;
maxId = p->second.id ;
}
}
cout << maxp->second.name << " “ << maxp->second.id << " " << maxp->first << endl;
}
else
cout << "Nobody" << endl;//lower_bound的結果是 begin說明沒人分數比查詢分數低
}
}
return 0;
}
總結：multimap特別適合需要不斷更新數據且不斷查詢的情況。添加和查詢的時間複雜度都是O(n)。
mp.insert(MAP_STD::value_type(st.score,st.info ));
//mp.insert(make_pair(st.score,st.info )); 也可以，make_pair是STL中的一個函數模板，返回一個pair對象
map
template<class Key, class T, class Pred = less<Key>,class A = allocator<T> >
class map {
….
typedef pair<const Key, T> value_type;
…….
};
map 中的元素都是pair模板類對象。關鍵字(first成員變量)各不相同。元素按照關鍵字從小到大排列，缺省情況下用 less,即“<” 定義“小於”。
map的[ ]成員函數
這是map和multimap一個重要不同點
若pairs爲map模版類的對象，pairs[key]返回對關鍵字等於key的元素的值(second成員變量）的引用。若沒有關鍵字爲key的元素，則會往pairs裏插入一個關鍵字爲key的元素，其值用無參構造函數初始化，並返回其值的引用。
如：
map<int,double> pairs;
則
pairs[50] = 5; 會修改pairs中關鍵字爲50的元素，使其值變成5。若不存在關鍵字等於50的元素，則插入此元素，並使其值變爲5。
map示例
#include <iostream>
#include <map>
using namespace std;
template <class Key,class Value>
ostream & operator <<( ostream & o, const pair<Key,Value> & p)//重載<<運算符，方便將pair直接輸出
{
o << "(" << p.first << "," << p.second << ")";
return o;
}
int main() {
typedef map<int, double,less<int> > mmid;//注意< <這裏有個空格，防止編譯器認爲是右移運算符<<
mmid pairs;
cout << "1) " << pairs.count(15) << endl;
pairs.insert(mmid::value_type(15,2.7));
pairs.insert(make_pair(15,99.3)); //make_pair生成一個pair對象，重複了的話就會插入失敗
cout << "2) " << pairs.count(15) << endl;
pairs.insert(mmid::value_type(20,9.3));
mmid::iterator i;
cout << "3) ";
for( i = pairs.begin(); i != pairs.end();i ++ )
cout << * i << ",";//這裏編譯器看到*i是一個pair對象，就會使用重載之後的右移運算符直接打印pair對象
cout << endl;
cout << "4) ";
int n = pairs[40];//如果沒有關鍵字爲40的元素，則插入一個
for( i = pairs.begin(); i != pairs.end();i ++ )
cout << * i << ",";
cout << endl;
cout << "5) ";
pairs[15] = 6.28; //把關鍵字爲15的元素值改成6.28
for( i = pairs.begin(); i != pairs.end();i ++ )
cout << * i << ",";
return 0;
}
輸出：
1) 0
2) 1
3) (15,2.7),(20,9.3),
4) (15,2.7),(20,9.3),(40,0),
5) (15,6.28),(20,9.3),(40,0),
