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C++ stl中的set、multiset、map、multimap的相关函数用法

news 来源：原创 2025/7/27 1:26:35

文章目录

序列式容器和关联式容器
树形结构和哈希结构
- 树形结构
- 哈希结构
键值对
set
- set的相关介绍
- set定义方式
- set相关成员函数
- multiset
map
- map的相关介绍
- map定义方式
- map的相关操作
- - 1.map的插入
  - 2.map的查找
  - 3.map的删除

序列式容器和关联式容器

C++STL中包含了序列式容器和关联式容器：
序列式容器： 存储的是元素本身，其底层为线性序列的数据结构。比如：vector，list，deque，forward_list(C++11)等。
关联式容器： 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。比如：set、map、unordered_set、unordered_map等。

注意： C++STL当中的stack、queue和priority_queue属于容器适配器，它们默认使用的基础容器分别是deque、deque和vector。

树形结构和哈希结构

由于应用场景的不同，C++STL中实现了两种不同结构的关联式容器，分别是树形结构和哈希结构

树形结构

关联式容器：set、map、multiset、multimap
底层实现：平衡搜索树（红黑树）

哈希结构

关联式容器：unordered_set、unordered_map、unordered_multiset、unordered_multimap
底层实现：哈希表

注意： 树形结构域哈希结构的容器的其中一个区别是：树形结构容器中的元素是有序的，哈希结构容器中的容器是无序的。

键值对

键值对是用来表示具有相互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。

类似于生活中的词典，中文："苹果"对应一个英文：“apple”。"苹果"即为键值key，"apple"为value

set

set的相关介绍

1、set是按照一定次序存储元素的容器，使用set的迭代器遍历set中的元素，得到的元素序列是有序的。
2、set当中存储元素的value都是唯一的，不可以重复，因此使用set能够进行去重。
3、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，因此在set容器中插入元素时，只需要插入value即可，不需要构造键值对。
4、set中的元素不能被修改，因为set在底层是用二叉搜索树来实现的，若是对二叉搜索树当中某个结点的值进行了修改，那么这棵树将不再是二叉搜索树。
5、在内部，set中的元素总是按照其内部比较对象所指示的特定严格弱排序准则进行排序。当不传入内部比较对象时，set中的元素默认按照小于来比较。即排序结果为升序。
6、set在底层是用平衡搜索树（红黑树）实现的，所以在set当中查找某个元素的时间复杂度为logN。
7、set容器通过key访问单个元素的速度通常比unordered_set容器慢，但set容器允许根据顺序对元素进行直接迭代。即查找一个元素时，unordered_ser较快，但是根据一定顺序输出容器中的元素时，由于set本身就有序，所以set快。

set定义方式

方式一：
构造一个某类型的空容器。

set<int> s; //构造int类型的空容器

方式二：
拷贝构造某类型set容器。

set<int> s2(s1); //拷贝构造int类型s1容器

方式三：
使用迭代器拷贝构造某一段内容。

string str("abcdef");
set<char> s(str.begin(), str.end()); //构造string对象某段区间

方式四：
构造一个某类型的空容器，比较方式指定为大于。此时排序结果为降序。

set <int, greater<int>> s; //构造int类型的空容器，比较方式指定为大于

set相关成员函数

常用成员函数：

成员函数	功能
insert	插入指定元素
erase	删除指定元素
find	查找指定元素
size	获取容器中元素的个数
empty	判断容器是否为空
clear	清空容器
count	获取容器中指定元素值的元素个数
swap	交换两个容器中的数据

迭代器相关函数：

成员函数	功能
begin	获取容器中第一个元素的正向迭代器
end	获取容器中最后一个元素的下一个位置的正向迭代器
rbegin	获取容器中最后一个元素的反向迭代器
rend	获取容器中第一个元素的前一个位置的反向迭代器

例子：

int main()
{set<int> s; //插入元素（会自动去重）s.insert(1);s.insert(3);s.insert(3);s.insert(2);s.insert(4);s.insert(2);//遍历容器方式一（范围for）for (auto e : s){cout << e << " ";}cout << endl; //1 2 3 4  // 默认为升序//删除元素方式一s.erase(1);//删除元素方式二set<int>::iterator pos = s.find(3); //查找值为3的元素if (pos != s.end()){s.erase(pos);}//遍历容器方式二（正向迭代器）set<int>::iterator it = s.begin();while (it != s.end()){cout << *it << " ";it++;}cout << endl; //2 4//容器中值为2的元素个数cout << s.count(2) << endl; //1//容器大小cout << s.size() << endl; //2//清空容器s.clear();//容器判空cout << s.empty() << endl; //容器为空 返回true//交换两个容器的数据set<int> s2{ 5,6,7 };s.swap(s2);//遍历容器方式三（反向迭代器）set<int>::reverse_iterator rit = s.rbegin();while (rit != s.rend()){cout << *rit << " ";rit++;}cout << endl; //7 6 5return 0;
}

multiset

multiset容器与set容器的底层实现一样，都是平衡搜索树（红黑树），并且multiset容器和set容器所提供的成员函数的接口基本一致。
唯一区别： multiset允许键值冗余，即multiset容器当中存储的元素是可以重复的，而set会进行去重。

例子：

int main()
{multiset<int> s;//插入元素（允许重复）s.insert(1);s.insert(3);s.insert(3);s.insert(2);s.insert(4);s.insert(2);for (auto e : s){cout << e << " ";}cout << endl; //1 2 2 3 3 4return 0;
}

因为multiset容器允许键值冗余，所以两个容器中成员函数find和count的意义有所不同：

find
set：返回值为val的元素的迭代器
multiset：返回底层搜索树中序遍历的第一个值为val的元素的迭代器

count
set：值为val的元素存在则返回1，不存在则返回0。可以使用find成员函数是否找到值为val的元素代替
multiset：返回值为val的元素个数，不能用成员函数find代替

map

map的相关介绍

1、map是关联式容器，它按照特定的次序（按照key来比较）存储键值key和值value组成的元素，使用map的迭代器遍历map中的元素，得到的序列为有序序列。
2、在map中，键值key通常用于排序和唯一地标识元素，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，并取别名为pair。
3、map容器中元素的键值key不能被修改，但是元素的值value可以被修改，因为map底层的二叉搜索树是根据每个元素的键值key进行构建的，而不是值value。
4、在内部，map中的元素总是按照键值key进行比较排序的。当不传入内部比较对象时，map中元素的键值key默认按照小于来比较。即根据key值实现的升序序列。
5、map容器通过键值key访问单个元素的速度通常比unordered_map容器慢，但map容器允许根据顺序对元素进行直接迭代。同set。
6、map容器支持下标访问符，即在[]中放入key，就可以找到与key对应的value。
7、map在底层是用平衡搜索树（红黑树）实现的，所以在map当中查找某个元素的时间复杂度为logN。

map定义方式

方式一：
指定key和value的类型构造一个空容器。

map<int, string> m; //构造一个key为int类型，value为string类型的空容器

方式二：
拷贝构造某同类型容器。

map<int, string> m2(m1); //拷贝构造key为int类型，value为string类型的m1容器

方式三：
使用迭代器拷贝构造某一段内容。

map<int, string> m2(m1.begin(), m1.end()); //使用迭代器拷贝构造m1容器某段区间

方式四：
指定key和value的类型构造一个空容器，key比较方式指定为大于。

map<int, string, greater<int>> m; //构造一个key为int类型，value为string类型的空容器，key比较方式指定为大于

map的相关操作

1.map的插入

map的插入函数的函数原型:

pair<iterator,bool> insert (const value_type& val);

Insert函数的参数为value_type类型，实际上value_type就是pair的别名

typedef pair<const Key, T> value_type;

所以，当我们向map容器插入函数时，需要先用key和value构造一个pair对象，再将pair对象作为参数传给insert函数。

插入方式一：
构造匿名对象插入

例子：

int main()
{map<int, string> m;//方式一：调用pair的构造函数，构造一个匿名对象插入m.insert(pair<int, string>(2, "two"));m.insert(pair<int, string>(1, "one"));m.insert(pair<int, string>(3, "three"));for (auto e : m){// first 为key值 second 为value值cout << "<" << e.first << "," << e.second << ">" << " ";}cout << endl; // <1,one> <2,two> <3,three> // 根据key值升序return 0;
}

插入方式二：
调用make_pair函数模板插入
make_pair函数模板：

template <class T1, class T2>
pair<T1, T2> make_pair(T1 x, T2 y)
{return (pair<T1, T2>(x, y));
}

向make_pair函数传入key和value，该函数模板会根据传入参数类型进行自动隐式推导，最终构造并返回一个对应的pair对象。

例子：

int main()
{map<int, string> m;//方式二：调用函数模板make_pair，构造对象插入m.insert(make_pair(2, "two"));m.insert(make_pair(1, "one"));m.insert(make_pair(3, "three"));for (auto e : m){// first 为key值 second 为value值cout << "<" << e.first << "," << e.second << ">" << " ";}cout << endl; //<1,one> <2,two> <3,three>return 0;
}

关于insert函数的返回值：

insert函数的返回值也是一个pair对象，该pair对象中第一个成员的类型是map的迭代器类型，第二个成员的类型的一个bool类型，具体含义如下：
1、若待插入元素的键值key在map当中不存在，则insert函数插入成功，并返回插入后元素的迭代器和true。
2、若待插入元素的键值key在map当中已经存在，则insert函数插入失败，并返回map当中键值为key的元素的迭代器和false。

2.map的查找

map的查找函数的函数原型：

iterator find (const key_type& k);

map的查找函数根据所给key值在map当中进行查找
找到了，则返回对应元素的迭代器。
未找到，则返回容器中最后一个元素下一个位置的正向迭代器，即end()

例子：

int main()
{map<int, string> m;m.insert(make_pair(2, "two"));m.insert(make_pair(1, "one"));m.insert(make_pair(3, "three"));//获取key值为2的元素的迭代器map<int, string>::iterator pos = m.find(2);if (pos != m.end()) // pos不为m.end()就是找到了{cout << pos->second << endl; //two}return 0;
}

3.map的删除

map的删除函数的函数原型：

//删除函数1 根据key值删除指定元素
size_type erase (const key_type& k);//删除函数2 根据迭代器删除指定元素
void erase(iterator position);

注意： 如果是根据key值进行删除，则返回实际删除的元素个数。

int main()
{map<int, string> m;m.insert(make_pair(2, "two"));m.insert(make_pair(1, "one"));m.insert(make_pair(3, "three"));//方式一：根据key值进行删除m.erase(1);//方式二：根据迭代器进行删除map<int, string>::iterator pos = m.find(3);if (pos != m.end()){m.erase(pos);}return 0;
}

// 未完待续还有一点没写完

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序列式容器和关联式容器

树形结构和哈希结构

树形结构

哈希结构

键值对

set

set的相关介绍

set定义方式

set相关成员函数

multiset

map

map的相关介绍

map定义方式

map的相关操作

1.map的插入

2.map的查找

3.map的删除

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