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【C++】map和set

news 来源：原创 2025/5/15 10:31:18

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文章目录

1. 关联式容器
2. 键值对
3. set
- 3.1 set的模板参数列表
- 3.2 set的构造
- 3.3 set的迭代器
- 3.4 set的容量
- 3.5 set修改操作
- 3.6 multiset
4. map
- 4.1 map的模板参数说明
- 4.2 map的构造
- 4.3 map的迭代器
- 4.4 map的容量与元素访问
- 4.5 map中元素的修改
- - 4.5.1 insert
  - 4.5.2 erase
- 4.6 operator[]
- 4.7 multimap

1. 关联式容器

在初阶阶段，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，存储的数据之间没有关联。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。一般还可以用来查找数据，存储的数据之间有很强的关联性。

2. 键值对

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，即通过该应该单词，在词典中就可以找到与其对应的中文含义。
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)
{}
};

3. set

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

注意：

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。
set中插入元素时，只需要插入value即可，不需要构造键值对。
set中的元素不可以重复(因此可以使用set进行去重)。
使用set的迭代器遍历set中的元素，可以得到有序序列
set中的元素默认按照小于来比较
set中查找某个元素，时间复杂度为： $log_2 n$
set中的元素不允许修改(为什么?)
set中的底层使用二叉搜索树(红黑树)来实现.

3.1 set的模板参数列表

set的模板参数列表

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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

3.2 set的构造

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简单使用一下：

#include <iostream>
#include<set>
#include<vector>
using namespace std;void test_set1()
{set<int>s1;s1.insert(1);s1.insert(11);s1.insert(3);s1.insert(1); s1.insert(4);s1.insert(2);set<int>::iterator it = s1.begin();while (it != s1.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;vector<int> v = { 3,2,8,1,10,2 };set<int> s2(v.begin(), v.end());for (auto  e:s2){cout << e << " ";}cout << endl;set<int> s3= { 3,2,8,1,10,2 };for (auto e : s3){cout << e << " ";}cout << endl;
}
int main()
{test_set1();return 0;
}

发现set不仅仅排序，还去重：
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3.3 set的迭代器

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3.4 set的容量

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3.5 set修改操作

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erase测试一下：

set<int> s3= { 3,2,8,1,10,2 };for (auto e : s3){cout << e << " ";}cout << endl;s3.erase(8);s3.erase(18);for (auto e : s3){cout << e << " ";}

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来看一下find:

在这里插入图片描述
find测试：

   set<int> s3= { 3,2,8,1,10,2 };for (auto e : s3){cout << e << " ";}cout << endl;s3.erase(8);s3.erase(18);for (auto e : s3){cout << e << " ";}cout << endl;auto pos = s3.find(3);if (pos != s3.end()){cout << *pos << endl;s3.erase(pos);}else{cout << "找不到" << endl;}for (auto e : s3){cout << e << " ";}cout << endl;

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3.6 multiset

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直接看代码：

void test_set2()
{multiset<int>s1;s1.insert(1);s1.insert(11);s1.insert(3);s1.insert(1);s1.insert(4);s1.insert(2);set<int>::iterator it = s1.begin();while (it != s1.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;}

相比较于set， multiset排序没有去重，允许冗余，插入几个就存几个。在multiset中，相同值可以插入在左边，也可以在右边，看具体实现。
左边树，默认插在右边。
在multiset中的find，默认查找中序中第一个。
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4. map

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。
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<const key, T> value_type;
在内部，map中的元素总是按照键值key进行比较排序的。
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)。
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。
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))。

4.1 map的模板参数说明

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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

4.2 map的构造

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4.3 map的迭代器

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iterator遍历的时候key可以修改，value不可以修改。
如果是const_iterator，key和value都不可以修改。

4.4 map的容量与元素访问

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问题：当key不在map中时，通过operator获取对应value时会发生什么问题？
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注意：在元素访问时，有一个与operator[]类似的操作at()(该函数不常用)函数，都是通过
key找到与key对应的value然后返回其引用，不同的是：当key不存在时，operator[]用默认value与key构造键值对然后插入，返回该默认value，at()函数直接抛异常。

4.5 map中元素的修改

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4.5.1 insert

insert插入的类型是：value_type&
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而这个value_type是内嵌类型，就找member type：pair（键值对）

在测试代码的时候发现，pair不支持流插入符：

想要看到结果又不可能出现写一个流插入，而这时候就直接分别访问pair里面的第一个值，和第二个值：

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还可以用->:
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它写全就是：

void test_map1()
{map<string, string> dict;pair<string, string>kv1("sort", "排序");dict.insert(kv1);dict.insert(pair<string, string>("left", "左边"));dict.insert(make_pair("right", "右边"));//隐式类型转换//pair<string, string>kv2 = { "string","字符串" };dict.insert({ "string","字符串" });//map<string, string>:: iterator it = dict.begin();auto it = dict.begin();while (it != dict.end()){cout << (*it).first<<":"<<(*it).second << endl;/*cout << it->first << ":" << it->second << endl;cout << it.operator->()->first << ":" << it.operator->()->second << endl;*/++it;}cout << endl;for (auto& kv : dict){cout<<kv.first<< ":" << kv.second << endl;}cout << endl;//map<string, string>dict2 = { { "string","字符串" } ,{"left", "左边"},{"right", "右边" } };}

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pair中的first不可以修改，second可以修改。

4.5.2 erase

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在erase的时候就只跟key有关联，是用key去查找的。

4.6 operator[]

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operator[]相当于V& operator[](const K& key):

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operator[]充当的第一个功能是插入（一般不常用）：

void test_map3()
{map<string, string> dict;dict.insert({ "string","字符串" });dict["right"];}

这里的key就是right，value就是空的string对象，value是缺省值
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operator[]第二个作用是插入加修改：
刚开始返回的是缺省的value，而现在把它修改了
operator[]第二个作用是对已经存在的值查找：
operator[]还可以修改:

4.7 multimap

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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。
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;
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。
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。
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

文章目录

1. 关联式容器

2. 键值对

3. set

3.1 set的模板参数列表

3.2 set的构造

3.3 set的迭代器

3.4 set的容量

3.5 set修改操作

3.6 multiset

4. map

4.1 map的模板参数说明

4.2 map的构造

4.3 map的迭代器

4.4 map的容量与元素访问

4.5 map中元素的修改

4.5.1 insert

4.5.2 erase

4.6 operator[]

4.7 multimap

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