5 关联式容器-set map multiset multimap

5.3 set

set、multiset、map、maltimap都是以RB-tree为基础。为了效率，尽量使用成员函数find等，而不是STL算法。

不能通过set的迭代器改变set的元素值，以防破坏排序规则。

// 如果编译器不能根据前面模板参数推导出后面使用的默认参数类型,// 那么就需要手工指定, 本实作set内部元素默认使用less进行比较// 内部维护的数据结构是红黑树, 具有非常优秀的最坏情况的时间复杂度// 注意: set内不允许重复元素的存在, 如果插入重复元素,//      则会忽略插入操作#ifndef __STL_LIMITED_DEFAULT_TEMPLATEStemplate <class Key, class Compare = less<Key>, class Alloc = alloc>#elsetemplate <class Key, class Compare, class Alloc = alloc>#endifclass set{public:  //  在set中key就是value, value同时也是key  typedef Key key_type;  typedef Key value_type;  // 用于比较的函数  typedef Compare key_compare;  typedef Compare value_compare;private:  // 内部采用红黑树为数据结构, 其实现在<stl_tree.h>  typedef rb_tree<key_type, value_type,                  identity<value_type>, key_compare, Alloc> rep_type;  rep_type t;public:  // 标记为'STL标准强制要求'的typedefs用于提供iterator_traits<I>支持  // 注意: 迭代器, 引用类型都设计为const, 这是由set的性质决定的,  //      如果用户自行更改其数值, 可能会导致内部的红黑树出现问题  typedef typename rep_type::const_pointer pointer;            // STL标准强制要求  typedef typename rep_type::const_pointer const_pointer;  typedef typename rep_type::const_reference reference;        // STL标准强制要求  typedef typename rep_type::const_reference const_reference;  typedef typename rep_type::const_iterator iterator;          // STL标准强制要求  typedef typename rep_type::const_iterator const_iterator;  typedef typename rep_type::const_reverse_iterator reverse_iterator;  typedef typename rep_type::const_reverse_iterator const_reverse_iterator;  typedef typename rep_type::size_type size_type;  typedef typename rep_type::difference_type difference_type;  // STL标准强制要求  set() : t(Compare()) {}  explicit set(const Compare& comp) : t(comp) {}#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES  template <class InputIterator>  set(InputIterator first, InputIterator last)    : t(Compare()) { t.insert_unique(first, last); }  template <class InputIterator>  set(InputIterator first, InputIterator last, const Compare& comp)    : t(comp) { t.insert_unique(first, last); }#else  set(const value_type* first, const value_type* last)    : t(Compare()) { t.insert_unique(first, last); }  set(const value_type* first, const value_type* last, const Compare& comp)    : t(comp) { t.insert_unique(first, last); }  set(const_iterator first, const_iterator last)    : t(Compare()) { t.insert_unique(first, last); }  set(const_iterator first, const_iterator last, const Compare& comp)    : t(comp) { t.insert_unique(first, last); }#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */  set(const set<Key, Compare, Alloc>& x) : t(x.t) {}  set<Key, Compare, Alloc>& operator=(const set<Key, Compare, Alloc>& x)  {    t = x.t;    return *this;  }  // 返回用于key比较的函数  key_compare key_comp() const { return t.key_comp(); }  // 由于set的性质, value比较和key使用同一个比较函数  value_compare value_comp() const { return t.key_comp(); }  iterator begin() const { return t.begin(); }  iterator end() const { return t.end(); }  reverse_iterator rbegin() const { return t.rbegin(); }  reverse_iterator rend() const { return t.rend(); }  bool empty() const { return t.empty(); }  size_type size() const { return t.size(); }  size_type max_size() const { return t.max_size(); }  // 这里调用的是专用的swap, 不是全局的swap, 定于于<stl_tree.h>  void swap(set<Key, Compare, Alloc>& x) { t.swap(x.t); }  typedef  pair<iterator, bool> pair_iterator_bool;  // 返回的pair.second用于告知用户insert操作是否执行  // 为true则表示真正进行插入, 为false则表示set中已存在待插入元素,  // 不会重复插入  pair<iterator,bool> insert(const value_type& x)  {    pair<typename rep_type::iterator, bool> p = t.insert_unique(x);    return pair<iterator, bool>(p.first, p.second);  }  // 在position处插入元素, 但是position仅仅是个提示, 如果给出的位置不能进行插入,  // STL会进行查找, 这会导致很差的效率  iterator insert(iterator position, const value_type& x)  {    typedef typename rep_type::iterator rep_iterator;    return t.insert_unique((rep_iterator&)position, x);  }#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES  template <class InputIterator>  void insert(InputIterator first, InputIterator last)  {    t.insert_unique(first, last);  }#else  void insert(const_iterator first, const_iterator last) {    t.insert_unique(first, last);  }  void insert(const value_type* first, const value_type* last) {    t.insert_unique(first, last);  }#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */  // 擦除指定位置的元素, 会导致内部的红黑树重新排列  void erase(iterator position)  {    typedef typename rep_type::iterator rep_iterator;    t.erase((rep_iterator&)position);  }  // 会返回擦除元素的个数, 其实就是标识set内原来是否有指定的元素  size_type erase(const key_type& x)  {    return t.erase(x);  }  // 擦除指定区间的元素, 会导致红黑树有较大变化  void erase(iterator first, iterator last)  {    typedef typename rep_type::iterator rep_iterator;    t.erase((rep_iterator&)first, (rep_iterator&)last);  }  // 好吧, clear all, 再见吧红黑树  void clear() { t.clear(); }  // 查找指定的元素  iterator find(const key_type& x) const { return t.find(x); }  // 返回指定元素的个数, 其实就是测试元素是否在set中  size_type count(const key_type& x) const { return t.count(x); }  // 返回小于当前元素的第一个可插入的位置  iterator lower_bound(const key_type& x) const  {    return t.lower_bound(x);  }  // 返回大于当前元素的第一个可插入的位置  iterator upper_bound(const key_type& x) const  {    return t.upper_bound(x);  }  pair<iterator,iterator> equal_range(const key_type& x) const  {    return t.equal_range(x);  }  friend bool operator== __STL_NULL_TMPL_ARGS (const set&, const set&);  friend bool operator< __STL_NULL_TMPL_ARGS (const set&, const set&);};// 比较两个set比较的是其内部的红黑树, 会触发红黑树的operatortemplate <class Key, class Compare, class Alloc>inline bool operator==(const set<Key, Compare, Alloc>& x,                       const set<Key, Compare, Alloc>& y) {  return x.t == y.t;}template <class Key, class Compare, class Alloc>inline bool operator<(const set<Key, Compare, Alloc>& x,                      const set<Key, Compare, Alloc>& y) {  return x.t < y.t;}// 如果编译器支持模板函数特化优先级// 那么将全局的swap实现为使用set私有的swap以提高效率#ifdef __STL_FUNCTION_TMPL_PARTIAL_ORDERtemplate <class Key, class Compare, class Alloc>inline void swap(set<Key, Compare, Alloc>& x,                 set<Key, Compare, Alloc>& y){  x.swap(y);}

5.4 map

map的所有元素都是pair，同时拥有实值和键值。同样也不可以通过迭代器修改键值，但是可以修改value值。

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) {}#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES  template <class U1, class U2>  pair(const pair<U1, U2>& p) : first(p.first), second(p.second) {}#endif};

#ifndef __STL_LIMITED_DEFAULT_TEMPLATEStemplate <class Key, class T, class Compare = less<Key>, class Alloc = alloc>#elsetemplate <class Key, class T, class Compare, class Alloc = alloc>#endifclass map {public:// typedefs:  typedef Key key_type;  typedef T data_type;  typedef T mapped_type;  typedef pair<const Key, T> value_type;  typedef Compare key_compare;      class value_compare                  //定义一个functor，用于元素比较    : public binary_function<value_type, value_type, bool> {  friend class map<Key, T, Compare, Alloc>;  protected :    Compare comp;    value_compare(Compare c) : comp(c) {}  public:    bool operator()(const value_type& x, const value_type& y) const {      return comp(x.first, y.first);    }  };private:  typedef rb_tree<key_type, value_type,                   select1st<value_type>, key_compare, Alloc> rep_type;  rep_type t;  // red-black tree representing mappublic:  typedef typename rep_type::pointer pointer;  typedef typename rep_type::const_pointer const_pointer;  typedef typename rep_type::reference reference;  typedef typename rep_type::const_reference const_reference;  typedef typename rep_type::iterator iterator;       //可以通过迭代器改变value值  typedef typename rep_type::const_iterator const_iterator;  typedef typename rep_type::reverse_iterator reverse_iterator;  typedef typename rep_type::const_reverse_iterator const_reverse_iterator;  typedef typename rep_type::size_type size_type;  typedef typename rep_type::difference_type difference_type;

pair<iterator,bool> insert(const value_type& x) { return t.insert_unique(x); }iterator insert(iterator position, const value_type& x) {  return t.insert_unique(position, x);}T& operator[](const key_type& k) {  return (*((insert(value_type(k, T()))).first)).second; //此处insert()的返回值为pair，最后的实值以by reference传递。

举例：

map<string, int> simap;

simap[string("abc")]  = 1;   //左值运用

int member = simap[string("abc")];    //右值运用

5.5 multiset

调用RB-tree的insert_equal()而不是insert_unique()。

5.6 multimap

调用RB-tree的insert_equal()而不是insert_unique()。