C++精通之路:map和set

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雪芙花 发表于 2022/06/01 14:37:24 2022/06/01
【摘要】 @toc 一:关联式容器容器分类:序列式容器:初阶阶段中学习过STL中的部分容器,如:vector、list、deque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关联式容器: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(保存映射关系),在数据检索时比序列式容器效率更高 二:键值对概念:用来表示具有...

@toc

一:关联式容器

  • 容器分类:

序列式容器:
初阶阶段中学习过STL中的部分容器,如:vector、list、deque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

关联式容器:
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(保存映射关系),在数据检索时比序列式容器效率更高

二:键值对

  • 概念:

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

  • 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)
{}
};

三:set

1. set的介绍

  1. set是按照一定次序存储元素的容器
  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. set在底层是用二叉搜索树(红黑树)实现的

2. set的使用

set的模板参数列表:
在这里插入图片描述

T: set中存放元素的类型,实际在底层存储<value, value>的键值对。
Compare:set中元素默认按照小于来比较
Alloc:set中元素空间的管理方式,使用STL提供的空间配置器管理

3. set的使用举例

#include <set>
void TestSet()
{
// 用数组array中的元素构造set
int array[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0, 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0 };
set<int> s(array, array+sizeof(array)/sizeof(array));
cout << s.size() << endl;
// 正向打印set中的元素,从打印结果中可以看出:set可去重
for (auto& e : s)
cout << e << " ";
cout << endl;
// 使用迭代器逆向打印set中的元素
for (auto it = s.rbegin(); it != s.rend(); ++it)
cout << *it << " ";
cout << endl;
// set中值为3的元素出现了几次
cout << s.count(3) << endl;
}
  • C++中的multiset
  1. multiset容器与set容器实现和接口基本一致,唯一区别就是,multiset允许键值冗余,即multiset容器当中存储的元素是可以重复的

  2. 注意:对于find来说multiset返回底层搜索树中序的第一个键值为key的元素的迭代器

四: map

一:map的介绍

  1. map是关联容器,它按照特定的次序(按照key来比较)存储由键值key和值value组合而成的元素。
  2. 在map中,键值key通常用于排序和惟一地标识元素,而值value中存储与此键值key关联的内容。键值
    key和值value的类型可能不同,并且在map的内部,key与value通过成员类型value_type绑定在一起,
    为其取别名称为pair:
    typedef pair value_type;
  3. 在内部,map中的元素总是按照键值key进行比较排序的。
  4. map中通过键值访问单个元素的速度通常比unordered_map容器慢,但map允许根据顺序对元素进行
    直接迭代(即对map中的元素进行迭代时,可以得到一个有序的序列)。
  5. map支持下标访问符,即在[]中放入key,就可以找到与key对应的value。
  6. map通常被实现为二叉搜索树(更准确的说:平衡二叉搜索树(红黑树))

二:map的使用

  • map的模板参数说明:
    在这里插入图片描述

key: 键值对中key的类型
T: 键值对中value的类型
Compare: 比较器的类型,map中的元素是按照key来比较的,缺省情况下按照小于来比较,一般情况
下(内置类型元素)该参数不需要传递,如果无法比较时(自定义类型),需要用户自己显式传递比较规则
(一般情况下按照函数指针或者仿函数来传递)
Alloc:通过空间配置器来申请底层空间,不需要用户传递,除非用户不想使用标准库提供的空间配置器
注意:在使用map时,需要包含头文件。

三:总结

  1. map中的的元素是键值对
  2. map中的key是唯一的,并且不能修改
  3. 默认按照小于的方式对key进行比较
  4. map中的元素如果用迭代器去遍历,可以得到一个有序的序列
  5. map的底层为平衡搜索树(红黑树),查找效率比较高
  6. 支持[]操作符,operator[]中实际进行插入查找。

四:multimap

multimap容器与map容器的底层实现以及成员函数的接口都是基本一致,区别是multimap允许键值冗余,即multimap容器当中存储的元素是可以重复的

  • 注意:

对于find来说multimap返回底层搜索树中序的第一个键值为key的元素的迭代器

由于multimap容器允许键值冗余,调用[
运算符重载函数时,应该返回键值为key的哪一个元素的value的引用存在歧义,因此在multimap容器当中没有实现[ ]运算符重载函数

五:有关oj题

class Solution {
public:
    vector<string> topKFrequent(vector<string>& words, int k) {
          //sort不稳定,堆排序也一样
          //用两个map来排序
          map<string,int> countMap;
          for(auto& e: words)
          {
              countMap[e]++;
          }

          multimap<int,string,greater<int>> Map; //必须要用multimap,不然出现次数相同的string会被抵消掉
          for(auto& e:countMap )
          {
              Map.insert(make_pair(e.second,e.first));
          }
          auto it = Map.begin();
          vector<string> v;
          while(k--)
          {
               v.push_back(it->second);
               it++;
          }
          return v;
    }
};
  • 思路:
  1. 用一个map按字典序排字符串,并且记录出现次数
  2. 再用一个multimap来排序出现次数,并且记录字符串
  3. 利用迭代器来输出前k大的数
  • 注意:
  1. 不能使用sort和堆来排序,因为不稳定
  2. 注意第二个map必须要用multimap,不然出现次数相同的string会被抵消掉
  3. multimap<int,string,greater<int>> Map; ,注意是greater<int>

总结:

  1. 当你只需要查找信息是否存在时,用set。
  2. 当你需要利用当前信息去查看与之关联的信息时,用map.
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