C++ STL容器之 map

map 是一種有序無重複的關聯容器。

關聯容器與順序容器不同，他們的元素是按照關鍵字來保存和訪問的，而順序元素是按照它們在容器中的位置保存和訪問的。

map保存的是一種 key - value 的pair對象，其中 key 是關鍵字，value 是關鍵字對應的值。通過 key找到對應的 value。map中按照 key的大小升序排列pair對象。

typedef pair<const Key, T> value_type

其中key 是 const的，即不可以改變map中的key。

在map中定位特定的元素比 unordered_map 要慢，因爲在 map中需要根據 key的大小進行順序查找。

但是在map中允許直接選取一定範圍的元素。

map在底層通常用二叉搜索樹實現。

template < class Key,                                     // map::關鍵字類型
           class T,                                       // map::值類型
           class Compare = less<Key>,                     // map::關鍵字比較函數
           class Alloc = allocator<pair<const Key,T> >    // map::allocator類
           > class map;

模板參數的第三個 class Compare = less<Key> 是一種比較函數

通過這個比較函數，map能比較兩個不同的 key值的大小關係，及是否相等。默認採用 less<Key>， 即 Key 類型的 "<"操作符。

如果 Key類型沒有"<"操作符的定義，則需要提供一個自定義比較函數的函數指針，來作爲Compare函數。

構造函數

　　(1) 默認構造： map<Key, value> m;　　構造一個空的map，注意，必要時要給出模板參數中的 Compare。需要時給出 Alloc

　　(2) 範圍構造： map<key, value> m(iterator first, iterator last);　　將迭代器[frist, last)範圍內的元素填入map中

　　(3) 拷貝構造： map<key, value> m(cosnt map& m2);　　用m2構造m

　　(4) 初始化列表構造： map<key, value> m(initializer_list<value_type> il)

　　　　　　　　　　　　 由於map 的 value_type 是 pair類型，所以要構造成pair作爲列表，這是三種構造 pair的方式

　　　　　　　　　　　　 map<key, value> m{{key k1, value v1},{k2, v2}, ...}　　// 通過 {}構造 pair

　　　　　　　　　　　　 map<key, value> m{make_pair(key k1, value v1), make_pair(k2, v2), ...}　　// 通過 make_pair() 函數構造 pair

　　　　　　　　　　　　 map<key, value> m{pair<key, value>(k1, v1), pair<key, value>(k2, v2), ...}　　// 通過類型轉換構造 pair

賦值操作符=

　　map& operator= (const map& x)　  // map賦值

　　map& operator= (map&& x)　　　　// 不懂

　　map& operator= (initializer_list<value_type> il)　　// 參數列表賦值

迭代器

　　begin, end, rbegin, rend

　　cbegin, cend, crbegin, crend

　　map 的迭代器支持 ++, -- 操作，但是不支持 +i 操作。

　　注意 map中是根據 key的值來排列元素的位置的，所以通過迭代器遍歷出來的結果順序，可能和插入值的順序不同。

　　另外對 map的迭代器解引用的結果是得到一個 pair類型的對象。它有兩個共有成員 first, second。first保存 key的值，second 保存value的值。

　　由於map的 key 是 const的，所以得到的 pair 的first 也是const 的。

成員函數

　　容量

　　　　empty()　　// 如果map 爲空，返回true。否則返回 false

　　　　　　　　　　// bool empty() const noexcept;

　　　　size()　　　 // 返回map 中元素的大小，即 key-value 的個數

　　　　　　　　　　// size_type size() const noexcept;

　　　　max_size()  　　// 返回由於存儲空間的限制，map有可能包含的最大元素數。但不保證一定能達到這個數量，有可能在中途申請空間失敗。

　　　　　　　　　　　　 // size_type max_size() const noexcept;

　　元素訪問

　　　　操作符[]　　// m[k] 返回map 中 Key爲 k的元素的value的引用。

　　　　　　　　　　// 如果 k不存在，那麼將會插入一個 key爲 k的元素，並返回其默認 value。

　　　　　　　　　　// []操作總會將 map的大小 +1

　　　　　　　　　　// 注意，對於map，解引用迭代器得到 pair，操作符[]得到 value

　　　　at()　　　　// m.at(k) 返回map中Key爲k的元素的value的引用。

　　　　　　　　　　// 如果k不存在，拋一個 out_of_range 異常。

　　　　　　　　　　// 使用 at 不會添加元素，不會增加 map的大小

　　修改

　　　　insert　　插入

　　　　　　　　　(1) pair<iterator, bool> insert(const pair<key, value> &val);

　　　　　　　　　　 // 單個值插入，參數爲 pair類型，first 爲 key, second爲 value

　　　　　　　　　　 // 返回值也是一個 pair，first爲插入後的 iterator，second 爲bool類型， true表示插入成功，false 表示插入失敗

　　　　　　　　　　 // 插入失敗是因爲 map 中已經有一個 key 與輸入相同。這次插入操作對map 不會有任何影響， 失敗時返回值的 first指向已有的key-value

　　　　　　　　　(2) iterator insert(const_iterator pos, const pair<key, value> &val);

　　　　　　　　　　  // 提示值插入

　　　　　　　　　　  // 從 pos 指定的位置開始查找 val應該插入的位置

　　　　　　　　　　  // 如果設定值合適，可以減少插入時做查找的時間

　　　　　　　　　(3) void insert(iterator first, iterator second);

　　　　　　　　　　  // 範圍插入，插入[first, second)範圍內的內容

　　　　　　　　　(4) void insert(initializer_list<value_type> il);

　　　　　　　　　　  // 初始化列表插入

　　　　emplace　　高效插入

　　　　　　　　  和 insert的主要區別在於，insert首先構造一個臨時 value_type對象，再copy到 map中。

　　　　　　　　  而emplace 是直接在map里根據參數構造 value_type對象。更高效。

　　　　　　　　  pair<iterator, bool> emplace(key k, value v);

　　　　　　　　  返回值與 insert情況相同。

　　　　emplace_hint　　提示位置的高效插入

　　　　　　　　  iterator emplace(const iterator pos, key k, value v);

　　　　　　　　  從pos開始查找應該插入的位置，其餘和 emplace相同。

　　　　erase　　刪除

　　　　　　　　  (1) iterator erase(const_iterator position);　　// 刪除迭代器指向的內容, 函數返回 NULL

　　　　　　　　  (2) iterator erase(const_iterator first, const_iterator last);　　// 刪除迭代器範圍內的內容，函數返回NULL

　　　　　　　　  (3) size_type erase(const key_type &k);　　 // 刪除 type 爲k的元素，返回刪除的數目。對於 map，成功刪除返回1，k不存在則返回0

　　　　　　　　  (4) 1，2中如果迭代器無效，會產生 undefined behavior

　　　　swap　　交換兩個 map對象的內容

　　　　　　　　  (1) void swap(map &x)

　　　　　　　　  (2) void swap(map &x1, map &x2)　　// 非成員重載函數

　　　　clear　　清空一個容器的所有元素

　　　　　　　　  void clear() noexcept;

　　操作

　　　　find　　查找

　　　　　　　　在map中查找key 爲 k的元素，返回指向它的迭代器。若k不存在，返回 map::end.

　　　　　　　　// iterator find(const key_type &k);

　　　　count　 計數

　　　　　　　　 統計map中 key爲k的元素的個數，對於map，返回值不是1(存在)，就是0(不存在)

　　　　　　　　 // size_type count(const key_type &k) const;