stl中map的使用

map是一种关联式容器，值以 键值对 "pair" 的形式储存，STL 的 map 以红黑树作为地底层结构。

• 完整代码

概述

map中的元素以键值对 (pair) 的形式被储存。键值对的第一元素 first 为键值， 第二元素 second 为实值，第一元素键值不允许被改变，原因是 map 内部元素依据键值排序，若改变键值会影响 map 的结构。而第二元素可以被改变。

由于红黑树是一棵平衡二叉查找树，在查找上拥有 O(LogN) 的时间复杂度，故以它作为红黑树的底层结构最合适不过了。

map结构

现在以我们自己设计的红黑树为底层结构模拟实现一个 map。
下面是红黑树的部分源代码（详细代码点击此处，红黑树介绍点这）

//红黑树主体template<class Key, class Value, class _KeyOfValue = __KeyOfValue<Value>>class RBTree{    typedef __RBTreeNode<Value> Node;    //插入    /*    返回值是一个键值对，若插入成功其第一元素为插入节点的迭代器，第二元素为 true, 若插入失败（说明树中已经存在要插得那个节点），则返以存在节点的迭代器，第二元素为 false    */    pair<Iterator, bool> Insert(const Value& value)    {...}protected:    Node *_header;//红黑树头结点

以上述的红黑树为底层结构，现设计的 map 如下：

template<class Key, class Value>class Map{    struct __KeyOfPair//从ValueType取得键值的方法（仿函数）    {        Key operator()(const pair<Key, Value> kv){            return kv.first;        }    };    typedef pair<const Key, Value> ValueType;//真正储存在红黑树节点中的值，是一个键值对    typedef RBTree<Key, ValueType, __KeyOfPair> RepType;//容器类型    //...public:    pair<Iterator, bool> Insert(const ValueType& kv)    {        return _t.Insert(kv);    }    Iterator Find(const Key& key)    {        _t.Find(key);    }    //下面才是map的特色    Value& operator[](const Key& key)    {        return (_t.Insert(make_pair(key, Value())).first)->second;    }    //...private:    RepType _t;

如上是我们自己实现的 map 。可以看到几乎所有操作都只是简单调用了红黑树的接口，但不同的是， map 增加了一个接口： operator[]，这个才是 map 最大的特色。

map的使用

对于数组我们可以这样使用：

int a[10];a[0] = 10;a[1] = 20;//...

它最大的特点就是，可以在 O(1) 的时间复杂度上实现对数组任意下标位置数据的访问，哈希表中的直接定址法就是利用这种思想。
其实换个角度想想，我们可以认为“数组里的值是以键值对的形式储存”，键值对的第一元素（first）为下标，即 a[1] = 10; 中的下标 1，它不可以被改变，键值对的第二元素为该下标中储存的实值，即 a[1] = 10; 中的 10 ，但这种形式有个弊端——下标的类型只能是固定的 size_t。而map解决了这种弊端，只不过牺牲了一点时间（它对数据访问的时间复杂度为 O(LogN)）。请看下面：

如上图所示，我们可以像访问数组那样去访问 map ，而且它的下标可以是任意类型。

下面我们看看它的实现代码：

    Value& operator[](const Key& key)    {        return (_t.Insert(make_pair(key, Value())).first)->second;    }

理解：

• map 重载 operator[] 实现像数组那样通过下标访问元素；
• 底层调用红黑树的 insert() 接口，尝试插入 key，该接口返回一个键值对，若插入成功键值对第一元素为插入节点的迭代器，第二元素为 true, 若插入失败（说明树中已经存在要插得那个节点），则返已存在节点 (即 key) 的迭代器，第二元素为 false。
• 由上我们得出，(_t.Insert(make_pair(key, Value())).first) ，该句先调用红黑树的插入接口，其返回一个键值对，再通过 .first 取得键值对的第一元素，即被插入节点的迭代器；
• (_t.Insert(make_pair(key, Value())).first)->second， 再通过 ->second 取得迭代器的第二元素，这次取得的元素是 map 的实值；
• 而 operator[] 返回值是 Value 类型的引用， 即 map 实值的引用，通过这个引用就可以改变其实值了；
• 总结上述，通过下标 key 可以访问到其对应的实值 value，并且可以被改变，是不是和数组一样了。

其它插入方法法：
（以下以VS2013库中的为例）

调用 insert() 接口，但重点是对待插入元素的构造，提供以下几种构造方法。

对于其它的“删改查”操作，则是直接调用底层红黑树的接口。

---

【作者：果冻 http://blog.csdn.net/jelly_9】

——完！

---