C++中的STL中map用法详解

Map是STL的一个关联容器，它提供一对一（其中第一个可以称为关键字，每个关键字只能在map中出现一次，第二个可能称为该关键字的值）的数据 处理能力，由于这个特性，它完成有可能在我们处理一对一数据的时候，在编程上提供快速通道。这里说下map内部数据的组织，map内部自建一颗红黑树(一 种非严格意义上的平衡二叉树)，这颗树具有对数据自动排序的功能，所以在map内部所有的数据都是有序的，后边我们会见识到有序的好处。   1、map简介 map是一类关联式容器。它的特点是增加和删除节点对迭代器的影响很小，除了那个操作节点，对其他的节点都没有什么影响。 对于迭代器来说，可以修改实值，而不能修改key。   2、map的功能 自动建立Key － value的对应。key 和 value可以是任意你需要的类型。 根据key值快速查找记录，查找的复杂度基本是Log(N)，如果有1000个记录，最多查找10次，1,000,000个记录，最多查找20次。 快速插入Key -Value 记录。 快速删除记录 根据Key 修改value记录。 遍历所有记录。   3、使用map 使用map得包含map类所在的头文件 #include <map> //注意，STL头文件没有扩展名.h map对象是模板类，需要关键字和存储对象两个模板参数： std:map<int,string> personnel; 这样就定义了一个用int作为索引,并拥有相关联的指向string的指针. 为了使用方便，可以对模板类进行一下类型定义， typedef map<int,CString> UDT_MAP_INT_CSTRING; UDT_MAP_INT_CSTRING enumMap;     4、 map的构造函数   map共提供了6个构造函数，这块涉及到内存分配器这些东西，略过不表，在下面我们将接触到一些map的构造方法，这里要说下的就是，我们通常用如下方法构造一个map：   map<int, string> mapStudent;     5、 数据的插入   在构造map容器后，我们就可以往里面插入数据了。这里讲三种插入数据的方法：   第一种：用insert函数插入pair数据，下面举例说明(以下代码虽然是随手写的，应该可以在VC和GCC下编译通过，大家可以运行下看什么效果，在VC下请加入这条语句，屏蔽4786警告 ＃pragma warning (disable:4786) )   //数据的插入--第一种：用insert函数插入pair数据#include <map> #include <string> #include <iostream> using namespace std; int main() { map<int, string> mapStudent; mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one")); mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two")); mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three")); map<int, string>::iterator iter; for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++) cout<<iter->first<<' '<<iter->second<<endl; }     第二种：用insert函数插入value_type数据，下面举例说明     //第二种：用insert函数插入value_type数据，下面举例说明 #include <map> #include <string> #include <iostream> using namespace std; int main() { map<int, string> mapStudent; mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, "student_one")); mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (2, "student_two")); mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (3, "student_three")); map<int, string>::iterator iter; for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++) cout<<iter->first<<' '<<iter->second<<endl; }  第三种：用数组方式插入数据，下面举例说明       //第三种：用数组方式插入数据，下面举例说明 #include <map> #include <string> #include <iostream> using namespace std; int main() { map<int, string> mapStudent; mapStudent[1] = "student_one"; mapStudent[2] = "student_two"; mapStudent[3] = "student_three"; map<int, string>::iterator iter; for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++) cout<<iter->first<<' '<<iter->second<<endl; }       以上三种用法，虽然都可以实现数据的插入，但是它们是有区别的，当然了第一种和第二种在效果上是完成一样的，用insert函数插入数据，在数据的 插入上涉及到集合的唯一性这个概念，即当map中有这个关键字时，insert操作是插入数据不了的，但是用数组方式就不同了，它可以覆盖以前该关键字对 应的值，用程序说明   mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, "student_one"));   mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, "student_two"));   上面这两条语句执行后，map中1这个关键字对应的值是“student_one”，第二条语句并没有生效，那么这就涉及到我们怎么知道insert语句是否插入成功的问题了，可以用pair来获得是否插入成功，程序如下   pair<map<int, string>::iterator, bool> Insert_Pair;   Insert_Pair = mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, "student_one"));   我们通过pair的第二个变量来知道是否插入成功，它的第一个变量返回的是一个map的迭代器，如果插入成功的话Insert_Pair.second应该是true的，否则为false。   下面给出完成代码，演示插入成功与否问题     //验证插入函数的作用效果#include <map> #include <string> #include <iostream> using namespace std; int main() { map<int, string> mapStudent; pair<map<int, string>::iterator, bool> Insert_Pair; Insert_Pair = mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one")); if(Insert_Pair.second == true) cout<<"Insert Successfully"<<endl; else cout<<"Insert Failure"<<endl; Insert_Pair = mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_two")); if(Insert_Pair.second == true) cout<<"Insert Successfully"<<endl; else cout<<"Insert Failure"<<endl; map<int, string>::iterator iter; for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++) cout<<iter->first<<' '<<iter->second<<endl; }  大家可以用如下程序，看下用数组插入在数据覆盖上的效果       //验证数组形式插入数据的效果 #include <map> #include <string> #include <iostream> using namespace std; int main() { map<int, string> mapStudent; mapStudent[1] = "student_one"; mapStudent[1] = "student_two"; mapStudent[2] = "student_three"; map<int, string>::iterator iter; for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++) cout<<iter->first<<' '<<iter->second<<endl;}     6、 map的大小   在往map里面插入了数据，我们怎么知道当前已经插入了多少数据呢，可以用size函数，用法如下：   Int nSize = mapStudent.size();     7、 数据的遍历   这里也提供三种方法，对map进行遍历   第一种：应用前向迭代器，上面举例程序中到处都是了，略过不表   第二种：应用反相迭代器，下面举例说明，要体会效果，请自个动手运行程序   //第二种，利用反向迭代器 #include <map> #include <string> #include <iostream> using namespace std; int main() { map<int, string> mapStudent; mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one")); mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two")); mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three")); map<int, string>::reverse_iterator iter; for(iter = mapStudent.rbegin(); iter != mapStudent.rend(); iter++) cout<<iter->first<<" "<<iter->second<<endl; }     第三种，用数组的形式，程序说明如下：     //第三种：用数组方式，程序说明如下 #include <map> #include <string> #include <iostream> using namespace std; int main() { map<int, string> mapStudent; mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one")); mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two")); mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three")); int nSize = mapStudent.size(); //此处应注意，应该是 for(int nindex = 1; nindex <= nSize; nindex++)//而不是 for(int nindex = 0; nindex < nSize; nindex++) for(int nindex = 1; nindex <= nSize; nindex++) cout<<mapStudent[nindex]<<endl; }     8、 查找并获取map中的元素（包括判定这个关键字是否在map中出现）     在这里我们将体会，map在数据插入时保证有序的好处。   要判定一个数据（关键字）是否在map中出现的方法比较多，这里标题虽然是数据的查找，在这里将穿插着大量的map基本用法。   这里给出三种数据查找方法   第一种：用count函数来判定关键字是否出现，其缺点是无法定位数据出现位置,由于map的特性，一对一的映射关系，就决定了count函数的返回值只有两个，要么是0，要么是1，出现的情况，当然是返回1了   第二种：用find函数来定位数据出现位置，它返回的一个迭代器，当数据出现时，它返回数据所在位置的迭代器，如果map中没有要查找的数据，它返回的迭代器等于end函数返回的迭代器。 查找map中是否包含某个关键字条目用find()方法，传入的参数是要查找的key，在这里需要提到的是begin()和end()两个成员， 分别代表map对象中第一个条目和最后一个条目，这两个数据的类型是iterator.   程序说明     #include <map> #include <string> #include <iostream> using namespace std; int main() { map<int, string> mapStudent; mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one")); mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two")); mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three")); map<int, string>::iterator iter; iter = mapStudent.find(1); if(iter != mapStudent.end()) cout<<"Find, the value is "<<iter->second<<endl; else cout<<"Do not Find"<<endl; return 0;}  通过map对象的方法获取的iterator数据类型是一个std::pair对象，包括两个数据 iterator->first和 iterator->second分别代表关键字和存储的数据。       第三种：这个方法用来判定数据是否出现，是显得笨了点，但是，我打算在这里讲解   lower_bound函数用法，这个函数用来返回要查找关键字的下界(是一个迭代器)   upper_bound函数用法，这个函数用来返回要查找关键字的上界(是一个迭代器)   例如：map中已经插入了1，2，3，4的话，如果lower_bound(2)的话，返回的2，而upper-bound（2）的话，返回的就是3   Equal_range函数返回一个pair，pair里面第一个变量是Lower_bound返回的迭代器，pair里面第二个迭代器是Upper_bound返回的迭代器，如果这两个迭代器相等的话，则说明map中不出现这个关键字， 程序说明   #include <map> #include <string> #include <iostream> using namespace std; int main() { map<int, string> mapStudent; mapStudent[1] = "student_one"; mapStudent[3] = "student_three"; mapStudent[5] = "student_five"; map<int, string>::iterator iter; iter = mapStudent.lower_bound(1); //返回的是下界1的迭代器 cout<<iter->second<<endl; iter = mapStudent.lower_bound(2); //返回的是下界3的迭代器 cout<<iter->second<<endl; iter = mapStudent.lower_bound(3); //返回的是下界3的迭代器 cout<<iter->second<<endl; iter = mapStudent.upper_bound(2); //返回的是上界3的迭代器 cout<<iter->second<<endl; iter = mapStudent.upper_bound(3); //返回的是上界5的迭代器 cout<<iter->second<<endl; pair<map<int, string>::iterator, map<int, string>::iterator> mappair; mappair = mapStudent.equal_range(2); if(mappair.first == mappair.second) cout<<"Do not Find"<<endl; else cout<<"Find"<<endl; mappair = mapStudent.equal_range(3); if(mappair.first == mappair.second) cout<<"Do not Find"<<endl; else cout<<"Find"<<endl; return 0;}  9、 从map中删除元素       移除某个map中某个条目用erase（） 该成员方法的定义如下： iterator erase（iterator it);//通过一个条目对象删除 iterator erase（iterator first，iterator last）//删除一个范围 size_type erase(const Key&key);//通过关键字删除 clear()就相当于enumMap.erase(enumMap.begin(),enumMap.end());   这里要用到erase函数，它有三个重载了的函数，下面在例子中详细说明它们的用法   #include <map> #include <string> #include <iostream> using namespace std; int main() { map<int, string> mapStudent; mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one")); mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two")); mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three")); //如果你要演示输出效果，请选择以下的一种，你看到的效果会比较好 //如果要删除1,用迭代器删除 map<int, string>::iterator iter; iter = mapStudent.find(1); mapStudent.erase(iter); //如果要删除1，用关键字删除 int n = mapStudent.erase(1);//如果删除了会返回1，否则返回0 //用迭代器，成片的删除 //一下代码把整个map清空 mapStudent.erase( mapStudent.begin(), mapStudent.end() ); //成片删除要注意的是，也是STL的特性，删除区间是一个前闭后开的集合 //自个加上遍历代码，打印输出吧 }  10、 map中的swap用法   map中的swap不是一个容器中的元素交换，而是两个容器所有元素的交换。   11、 排序 · map中的sort问题 map中的元素是自动按Key升序排序，所以不能对map用sort函数； 这里要讲的是一点比较高深的用法了,排序问题，STL中默认是采用小于号来排序的，以上代码在排序上是不存在任何问题的，因为上面的关键字是int 型，它本身支持小于号运算，在一些特殊情况，比如关键字是一个结构体，涉及到排序就会出现问题，因为它没有小于号操作，insert等函数在编译的时候过 不去，下面给出两个方法解决这个问题。   第一种：小于号重载，程序举例。   #include <iostream>#include <string>#include <map>using namespace std; typedef struct tagStudentinfo { int niD; string strName; bool operator < (tagStudentinfo const& _A) const { //这个函数指定排序策略，按niD排序，如果niD相等的话，按strName排序 if(niD < _A.niD) return true; if(niD == _A.niD) return strName.compare(_A.strName) < 0; return false; } }Studentinfo, *PStudentinfo; //学生信息 int main() { int nSize; //用学生信息映射分数 map<Studentinfo, int>mapStudent; map<Studentinfo, int>::iterator iter; Studentinfo studentinfo; studentinfo.niD = 1; studentinfo.strName = "student_one"; mapStudent.insert(pair<Studentinfo, int>(studentinfo, 90)); studentinfo.niD = 2; studentinfo.strName = "student_two"; mapStudent.insert(pair<Studentinfo, int>(studentinfo, 80)); for (iter=mapStudent.begin(); iter!=mapStudent.end(); iter++) cout<<iter->first.niD<<' '<<iter->first.strName<<' '<<iter->second<<endl; return 0;}  第二种：仿函数的应用，这个时候结构体中没有直接的小于号重载，程序说明     //第二种：仿函数的应用，这个时候结构体中没有直接的小于号重载，程序说明 #include <iostream> #include <map> #include <string> using namespace std; typedef struct tagStudentinfo { int niD; string strName; }Studentinfo, *PStudentinfo; //学生信息 class sort { public: bool operator() (Studentinfo const &_A, Studentinfo const &_B) const { if(_A.niD < _B.niD) return true; if(_A.niD == _B.niD) return _A.strName.compare(_B.strName) < 0; return false; }}; int main() { //用学生信息映射分数 map<Studentinfo, int, sort>mapStudent; map<Studentinfo, int>::iterator iter; Studentinfo studentinfo; studentinfo.niD = 1; studentinfo.strName = "student_one"; mapStudent.insert(pair<Studentinfo, int>(studentinfo, 90)); studentinfo.niD = 2; studentinfo.strName = "student_two"; mapStudent.insert(pair<Studentinfo, int>(studentinfo, 80)); for (iter=mapStudent.begin(); iter!=mapStudent.end(); iter++) cout<<iter->first.niD<<' '<<iter->first.strName<<' '<<iter->second<<endl;}    由于STL是一个统一的整体，map的很多用法都和STL中其它的东西结合在一起，比如在排序上，这里默认用的是小于号，即less<>，如果要从大到小排序呢，这里涉及到的东西很多，在此无法一一加以说明。   还要说明的是，map中由于它内部有序，由红黑树保证，因此很多函数执行的时间复杂度都是log2N的，如果用map函数可以实现的功能，而STL Algorithm也可以完成该功能，建议用map自带函数，效率高一些。   下面说下，map在空间上的特性，否则，估计你用起来会有时候表现的比较郁闷，由于map的每个数据对应红黑树上的一个节点，这个节点在不保存你的 数据时，是占用16个字节的，一个父节点指针，左右孩子指针，还有一个枚举值（标示红黑的，相当于平衡二叉树中的平衡因子），我想大家应该知道，这些地方 很费内存了吧，不说了……   12、 map的基本操作函数： C++ maps是一种关联式容器，包含“关键字/值”对 begin() 返回指向map头部的迭代器 clear(） 删除所有元素 count() 返回指定元素出现的次数 empty() 如果map为空则返回true end() 返回指向map末尾的迭代器 equal_range() 返回特殊条目的迭代器对 erase() 删除一个元素 find() 查找一个元素 get_allocator() 返回map的配置器 insert() 插入元素 key_comp() 返回比较元素key的函数 lower_bound() 返回键值>=给定元素的第一个位置 max_size() 返回可以容纳的最大元素个数 rbegin() 返回一个指向map尾部的逆向迭代器 rend() 返回一个指向map头部的逆向迭代器 size() 返回map中元素的个数 swap() 交换两个map upper_bound() 返回键值>给定元素的第一个位置 value_comp() 返回比较元素value的函数