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1. 关联式容器
之前我们已经接触过STL中的部分容器，比如：vector、list、deque、forward_list(C++11)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。
那什么是关联式容器？它与序列式容器有什么区别？
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，在数据检索时比序列式容器效率更高
2. 键值对（pair）
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。比如：现在要建立一个英汉互译的字典，那该字典中必然有英文单词与其对应的中文含义，而且，英文单词与其中文含义是一一对应的关系，即通过该单词，在词典中就可以找到与其对应的中文含义
pair是一种特殊的数据结构，这时SGI-STL中对pair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)
{}
};pair的使用
void Test_pair()
{
pair<string, int> p;
p.first = "ds";
p.second = 1;
cout << p.first << " " << p.second << endl;
p = make_pair<string, int>("sdga", 1);
cout << p.first << " " << p.second << endl;
pair<string, int> p1("dab", 1);
cout << p1.first << " " << p1.second << endl;
}
3. 树形结构的关联式容器
3.1 set
3.1.1 set的介绍
1. set是按照一定次序存储元素的容器
2. 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。
3. 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。
4. set容器通过key访问单个元素的速度通常比unordered_set（后面讲）容器慢，但它们允许根据顺序对子集进行直接迭代。
5. set在底层是用二叉搜索树(红黑树)实现的。
注意：
1. 与map/multimap不同，map/multimap中存储的是真正的键值对<key, value>，set中只放
value，但在底层实际存放的是由<value, value>构成的键值对。
2. set中插入元素时，只需要插入value即可，不需要构造键值对。
3. set中的元素不可以重复(因此可以使用set进行去重)。（上文二叉搜索树提到过）
4. 使用set的迭代器遍历set中的元素，可以得到有序序列（默认升序）
5. set中的元素默认按照小于来比较
6. set中查找某个元素，时间复杂度为：logN
7. set中的元素不允许修改(为什么?)因为set是根据上文二叉搜索树进行插入的，一旦修改某处的值，就会破坏树的结构。
8. set中的底层使用二叉搜索树(红黑树)来实现
3.1.2 set的使用
1. set的模板参数列表
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
2. set的构造
3. set的迭代器
| 函数声明 iterator begin() |
功能介绍 返回set中起始位置元素的迭代器 |
| iterator end() | 返回set中最后一个元素后面的迭代器 |
| const_iterator cbegin() const |
返回set中起始位置元素的const迭代器 |
| const_iterator cend() const | 返回set中最后一个元素后面的const迭代器 |
| reverse_iterator rbegin() | 返回set第一个元素的反向迭代器，即end |
| reverse_iterator rend() | 返回set最后一个元素下一个位置的反向迭代器， 即rbegin |
| const_reverse_iterator crbegin() const |
返回set第一个元素的反向const迭代器，即cend |
| const_reverse_iterator crend() const |
返回set最后一个元素下一个位置的反向const迭 代器，即crbegin |
4. set的修改操作
| 函数声明 | 功能介绍 |
| pair<iterator,bool> insert ( const value_type& x ) |
在set中插入元素x，实际插入的是<x, x>构成的 键值对，如果插入成功，返回<该元素在set中的 位置，true>,如果插入失败，说明x在set中已经 存在，返回<x在set中的位置，false> |
| void erase ( iterator position ) | 删除set中position位置上的元素 |
| size_type erase ( const key_type& x ) |
删除set中值为x的元素，返回删除的元素的个数 |
| void erase ( iterator first, iterator last ) |
删除set中[first, last)区间中的元素 |
| void swap ( set<Key,Compare,Allocator>& st ); |
交换set中的元素 |
| void clear ( ) | 将set中的元素清空 |
| iterator find ( const key_type& x ) const |
返回set中值为x的元素的位置 |
| size_type count ( const key_type& x ) const |
返回set中值为x的元素的个数 |
这里是不是很疑惑，为什么set插入重复的元素会返回失败，却还有count函数的存在，这是因为mulitset，后面再讲。
5. set的使用示例
void Test()
{
set<int> s;//构造空set
s.insert(3);//插入
s.insert(7);
s.insert(2);
s.insert(18);
s.insert(15);
s.insert(7);
s.insert(0);
for (auto e : s)//范围for遍历
{
cout << e << " -> ";
}
cout << endl;
set<int> s1(s);//拷贝构造
s1.insert(17);
int ret = s1.erase(10);
cout << "erase 10: " << ret << endl;
s1.erase(3);//删除
s1.erase(7);
for (auto e : s1)
{
cout << e << " -> ";
}
cout << endl;
int arr[] = { 1,31,99,6,7,23,4,86,248,68 };
set<int> s2(arr, arr + 5);//迭代器区间构造
for (auto e : s2)
{
cout << e << " -> ";
}
cout << endl;
set<int>::reverse_iterator rit = s2.rbegin();//反向迭代器逆序打印
while (rit != s2.rend())
{
cout << *rit << " -> ";
rit++;
}
cout << endl;
}3.2 map
3.2.1 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通常用于排序和唯一的标识元素，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<const key, T> 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))。
3.2.2 map的使用
1. map的模板参数
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
2. map的构造
| 函数声明 | 功能介绍 |
| map() | 构造一个空的map |
3. map的迭代器
| 函数声明 | 功能介绍 |
| begin()和end() | begin:首元素的位置，end最后一个元素的下一个位置 |
| cbegin()和cend() | 与begin和end意义相同，但cbegin和cend所指向的元素不 能修改 |
| rbegin()和rend() | 反向迭代器，rbegin在end位置，rend在begin位置，其 ++和--操作与begin和end操作移动相反 |
| crbegin()和crend() | 与rbegin和rend位置相同，操作相同，但crbegin和crend所 指向的元素不能修改 |
4. map的容量与元素访问
| 函数声明 | 功能简介 |
| bool empty ( ) const | 检测map中的元素是否为空，是返回 true，否则返回false |
| size_type size() const | 返回map中有效元素的个数 |
| mapped_type& operator[] (const key_type& k) |
返回去key对应的value |
这里的operator[]与之前的不一样，map还有at函数，他们的区别是如果不存在,[]会根据调用构造键值对，然后调用insert进行插入，而at则会抛异常。
5. map的修改操作
| 函数声明 | 功能简介 |
| pair<iterator,bool> insert ( const value_type& x ) |
在map中插入键值对x，注意x是一个键值 对，返回值也是键值对：iterator代表新插入 元素的位置，bool代表释放插入成功 |
| void erase ( iterator position ) | 删除position位置上的元素 |
| size_type erase ( const key_type& x ) |
删除键值为x的元素 |
| void erase ( iterator first, iterator last ) |
删除[first, last)区间中的元素 |
| void swap ( map<Key,T,Compare,Allocator>& mp ) |
交换两个map中的元素 |
| void clear ( ) | 将map中的元素清空 |
| iterator find ( const key_type& x ) |
在map中插入key为x的元素，找到返回该元 素的位置的迭代器，否则返回end |
| const_iterator find ( const key_type& x ) const |
在map中插入key为x的元素，找到返回该元 素的位置的const迭代器，否则返回cend |
| size_type count ( const key_type& x ) const |
返回key为x的键值在map中的个数，注意 map中key是唯一的，因此该函数的返回值 要么为0，要么为1，因此也可以用该函数来 检测一个key是否在map中 |
insert的返回值是一个键值对pair<iterator,bool>，insert插入成功则返回插入元素的iterator，插入失败则返回与插入元素相同的iterator。
在operator[]中，会调用insert，如果调用[]的键值对不存在，就插入，存在，就返回key对应的value。
6.map的使用示例
void Test_map()
{
map<string, string> m;
m.insert(pair<string, string>("right", "右边"));//使用pair的匿名构造键值对
m.insert(make_pair("book", "书籍"));//使用make_pair构造键值对
m.insert(make_pair("apple", "苹果"));
m.insert(make_pair("water", "水"));
for (auto e : m)
{
cout << "Key: " << e.first << "\tValue: " << e.second << endl;
}
cout << endl;
pair<map<string,string>::iterator,bool> ret=m.insert(make_pair("left","左边"));//insert返回的键值对
cout << ret.first->first << " " << ret.first->second << " " << ret.second << endl;//打印
cout << endl;
auto ret1 = m.insert(make_pair("left", "左边"));
if (!ret1.second)
cout << "插入失败，left已存在" << endl;
cout << endl;
m.erase("water");
cout << "erase water!" << endl;
for (auto e : m)
{
cout << "Key: " << e.first << "\tValue: " << e.second << endl;
}
cout << endl;
cout << "book->" << m["book"] << endl;//存在返回对应的value
cout << "address->" << m["address"] << endl;//不存在就插入
cout << endl;
m["address"] = "地址";
if (m.count("right"))//count可以查看该key在不在
cout << "right存在！" << endl;
for (auto e : m)
{
cout << "Key: " << e.first << "\tValue: " << e.second << endl;
}
map<int, int> ma;
int arr[] = { 9,4,1,5,3,5,1,5,3,5,8,1,1,4,6,89,85,45,2 };
for (auto e : arr)
{
ma[e]++;
}
for (auto e : ma)
{
cout << "Key: " << e.first << "\tValue: " << e.second << endl;
}
}3.3 multiset
3.3.1 multiset的介绍
1. multiset是按照特定顺序存储元素的容器，其中元素是可以重复的。
2. 在multiset中，元素的value也会识别它(因为multiset中本身存储的就是<value, value>组成
的键值对，因此value本身就是key，key就是value，类型为T). multiset元素的值不能在容器
中进行修改(因为元素总是const的)，但可以从容器中插入或删除。
3. 在内部，multiset中的元素总是按照其内部比较规则(类型比较)所指示的特定严格弱排序准则进行排序。
4. multiset容器通过key访问单个元素的速度通常比unordered_multiset容器慢，但当使用迭
代器遍历时会得到一个有序序列。
5. multiset底层结构为二叉搜索树(红黑树)。
注意：
1. multiset中再底层中存储的是<value, value>的键值对
2. mtltiset的插入接口中只需要插入即可
3. 与set的区别是，multiset中的元素可以重复，set中value是唯一的
4. 使用迭代器对multiset中的元素进行遍历，可以得到有序的序列
5. multiset中的元素不能修改
6. 在multiset中找某个元素，时间复杂度为logN
7. multiset的作用：可以对元素进行排序
3.3.2 使用
接口与set一样。
void Test_multiset()
{
int arr[] = { 0,8,2,4,7,2,5,1,1,4,10 };
multiset<int> s(arr,arr+11);
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
}3.4 multimap
3.4.1 multimap的介绍
1. Multimaps是关联式容器，它按照特定的顺序，存储由key和value映射成的键值对<key,
value>，其中多个键值对之间的key是可以重复的。
2. 在multimap中，通常按照key排序和惟一地标识元素，而映射的value存储与key关联的内
容。key和value的类型可能不同，通过multimap内部的成员类型value_type组合在一起，
value_type是组合key和value的键值对:typedef pair<const Key, T> value_type;
3. 在内部，multimap中的元素总是通过其内部比较对象，按照指定的特定严格弱排序标准对
key进行排序的。
4. multimap通过key访问单个元素的速度通常比unordered_multimap容器慢，但是使用迭代
器直接遍历multimap中的元素可以得到关于key有序的序列。
5. multimap在底层用二叉搜索树(红黑树)来实现。
注意：multimap和map的唯一不同就是：map中的key是唯一的，而multimap中key是可以
重复的
3.4.2 使用
multimap中的接口可以参考map，功能都是类似的。
注意：
1. multimap中的key是可以重复的。
2. multimap中的元素默认将key按照小于来比较
3. multimap中没有重载operator[]操作(思考下为什么?)。
4. 使用时与map包含的头文件相同。
因为multimap是支持重复的，[]会具有不确定性。
void Test_multimap()
{
multimap<string, string> m;
m.insert(make_pair("left", "左边"));
m.insert(make_pair("left", "左边"));
m.insert(make_pair("left", "左边"));
for (auto e : m)
{
cout << "Key: " << e.first << "\tValue: " << e.second << endl;
}
}
