Map容器(hash_map)
来源:互联网 发布:狄仁杰魔术师皮肤优化 编辑:程序博客网 时间:2024/05/21 10:14
1、STL的map底层是用红黑树存储的,查找时间复杂度是log(n)级别;
2、STL的hash_map底层是用hash表存储的,查询时间复杂度是常数级别;
一、关于map的介绍
map是STL的一个容器,和set一样,map也是一种关联式容器。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,有助于我们处理一对一数据。这里说下map内部数据的组织,map内部是自建一颗红黑树(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。学习map我们一定要理解什么是一对一的数据映射?比如:一个班级中,每个学生的学号跟他的姓名就存在着一一映射的关系,这个模型用map可能轻易描述,很明显学号用int 描述,姓名用字符串描述采用的string,于是我们使用的map形式如下:map<int , string> student;
关于map和set底层实现以及效率问题,在另一篇《STL中set容器的一点总结》已经说了一些,map和set底层实现都是采用了平衡树来实现的。这里说一下map和set容器的区别。
对于map中的每个节点存储的是一对信息,包括一个键和一个值,各个节点之间的键值不能重复。
对于set中的每个节点存储的是一个信息,只有一个键,但是每个键值也是唯一的。set表示的是集合的概念。
对于map的学习,或者说是对STL中的容器的学习,要知道每种容器的实现原理,每种适合适合解决什么问题的,才关键~~~~
二、map中常用的操作
2.1 map中的构造函数
map(); // 默认构造函数
map(const map& m) // 拷贝构造函数
map(iterator begin, iterator end ); //区间构造函数
map(iterator begin, iterator end, const traits& _compare) //带比较谓词的构造函数
map(iterator begin, iterator end, const traits& _compare, const allocator& all) //带分配器
2.2 map中的一些基础函数
begin,end,rbegin,rend,empty,clear,size,max_size。八个常用的函数,看到名字应该就知道怎么用了吧,看看代码:
1 #pragma warning (disable:4786) 2 3 #include <map> 4 #include <string> 5 #include <iostream> 6 7 using namespace std; 8 9 int main()10 {11 map<int,string> studentMessage;12 map<int,string>::iterator iter;13 studentMessage.insert(pair<int , string>(54090101,"Mike"));14 studentMessage.insert(pair<int , string>(54090102,"Sam"));15 studentMessage.insert(pair<int , string>(54090103,"Jake"));16 //begin获取map中的第一个元素的迭代器,并且等于rend17 //end获取map中的最后一个元素下一位置的迭代器,并且等于rbegin18 cout<<"迭代器中的元素如下:"<<endl;19 for(iter = studentMessage.begin() ; iter != studentMessage.end() ; ++iter)20 {21 cout<<iter->first<<" "<<iter->second<<endl;22 }23 //看看max_size和size的值得意义24 cout<<"map 的 max_size 的值:"<<studentMessage.max_size()<<endl;25 cout<<"map 的 size 的值:"<<studentMessage.size()<<endl;26 //看看empty和clear的使用27 studentMessage.clear();28 if(studentMessage.empty())29 {30 cout<<"The map is Empty !!"<<endl;31 }32 else33 {34 cout<<"The map is not Empty !!"<<endl;35 }36 return 0;37 }
运行结果:
2.3 map中的的查找元素
map中用来查找的函数是find,但是能完成查找功能的函数却并不止这一个,比如count也是可以完成查找的,因为map中的键值是不允许重复的,所以一个键值只能出现一次,这说明count的返回值就只能是0或1了,那么显然这就能完成查找了,但是用count来完成查找并不是最优的选择,因为原来的本意是用count来完成计数的,这在vector等序列式容器中是灰常好用的,而map中之所以有这个count函数,就是为了STL提供统一的接口,这样说来map中的upper_bound和lower_bound,equel_range等函数组合起来也是可以完成查找功能的(想一想怎么实现)。这里有个疑问:count和find对于完成的效率是不是一致的呢??
我们分别看看分别用find和count来完成查找:
1 #pragma warning (disable:4786) 2 3 #include <iostream> 4 #include <string> 5 #include <map> 6 7 using namespace std; 8 9 int main()10 {11 map<int,string> studentMessage;12 studentMessage.insert(map<int,string>::value_type(54090101,"Mike"));13 studentMessage.insert(map<int,string>::value_type(54090102,"Sam"));14 studentMessage.insert(map<int,string>::value_type(54090103,"Jake"));15 if(studentMessage.find(54090101) != studentMessage.end())16 {17 cout<<"find success !!"<<endl;18 }19 if(studentMessage.count(54090101))20 {21 cout<<"count success !!"<<endl;22 }23 return 0;24 }
运行结果:
find success !!
count success !!
看到了吗,count和find还是有区别的,那就是count只能单纯的查找元素是否存在,而find能定位要查找元素的位置。有一点需要注意的是查找的参数是键值哦!!
2.4 map中数据的插入和删除
无论是对于哪个容器,插入和删除都是非常重要的操作,先说一说map中数据的插入,数据的插入大概有三种方式,
第一种:insert(pair<T1,T2,>(key1,value1))。
第二种:insert(map<T1,T2>::value_type(key1,value1)),这种插入方式和第一种基本相似。
第三种:map对象v.[key] = value; 利用数组进行插入,。
第四种:insert(make_pair<string,int>("d",4));
insert插入元素和利用数组方式进行插入的区别为:
插入已有键,但键值不同时。insert插入会拒绝插入(先判断键是否存在),而第三种方式会直接覆盖掉原有键对应的值。
关于数据的删除,大概有三种方式进行删除:
第一种:erase(map<T1,T2>::iterator iter),删除迭代器所指的节点。
第二种:erase(key k),根据键值进行删除,删除键值k所指的节点 。
第三种:erase(map<T1,T2>::iteratormap iter1,<T1,T2>::iteratoriter2),删除iter1和iter2之间的数据。
1 #pragma warning(disable:4786) 2 3 #include <iostream> 4 #include <string> 5 #include <map> 6 7 using namespace std; 8 9 int main()10 {11 /*12 map<int,string> tmp;13 map<int,string>::const_iterator iter1,iter2;14 tmp.insert(pair<int,string>(54090104,"Bob"));15 tmp.insert(pair<int,string>(54090105,"Ben"));16 iter1 = tmp.begin();17 iter2 = tmp.end();18 */19 map<int,string> studentMessage;20 map<int,string>::iterator iter;21 //向map中插入数据22 studentMessage.insert(pair<int,string>(54090101,"Mike"));23 studentMessage.insert(pair<int,string>(54090101,"MIKE"));//重复插入24 studentMessage.insert(map<int,string>::value_type(54090102,"Sam"));25 studentMessage.insert(map<int,string>::value_type(54090102,"SAM"));//重复插入26 studentMessage[54090103] = "Jake";27 studentMessage[54090103] = "JAKE";//重复插入28 29 //为了测试删除,先插入两个数据,看插入结果主要看上面的插入方式30 studentMessage[54090104] = "Bob";31 studentMessage[54090105] = "Ben";32 33 cout<<"完成插入后map中的数据:"<<endl;34 for(iter = studentMessage.begin() ; iter != studentMessage.end() ; ++iter)35 {36 cout<<iter->first<<" "<<iter->second<<endl;37 }38 39 //从map中删除数据40 iter = studentMessage.begin();41 studentMessage.erase(iter);42 cout<<"利用迭代器删除map中第一个元素:"<<endl;43 for(iter = studentMessage.begin() ; iter != studentMessage.end() ; ++iter)44 {45 cout<<iter->first<<" "<<iter->second<<endl;46 }47 studentMessage.erase(54090102);48 cout<<"利用键值删除map中的第一个元素:"<<endl;49 for(iter = studentMessage.begin() ; iter != studentMessage.end() ; ++iter)50 {51 cout<<iter->first<<" "<<iter->second<<endl;52 }53 studentMessage.erase(studentMessage.begin(),studentMessage.end());54 cout<<"利用范围迭代器删除map中的所有数据:"<<endl;55 for(iter = studentMessage.begin() ; iter != studentMessage.end() ; ++iter)56 {57 cout<<iter->first<<" "<<iter->second<<endl;58 }59 return 0;60 }
运行结果:
注意:通过观察输出结果,利用数组进行插入对数据进行了覆盖,而其他两种插入方式没有进行覆盖,实际上属于插入失败,还要注意的是,利用数组进行插入下标实际上是键值。
2.5 其他一些常用的函数或运算符
比如swap和key_comp函数,还有操作符:==,!=,<,<=,>,>=等,对于==运算符,只有两个map中所有的元素完全一致,才说两个map相等,而<,<=,>,>=起着决定作用的是两个map第一个不同的元素,这和string库中的strcmp相似。这些东西就不多说了。。
什么时候用map,什么时候用hash_map?
这个要看具体的应用,不一定常数级别的hash_map一定比log(n)级别的map要好,hash_map的hash函数以及解决地址冲突等都要耗时,而且众所周知hash表是以空间效率来换时间效率的,因而hash_map的内存消耗肯定要大。一般情况下,如果记录数非常大时,考虑hash_map,查找效率会高很多,如果要考虑内存消耗,则要谨慎使用hash_map。
4、hash_map的适用方法
注意hash_map的定义如下:
template <class _Key, class _Tp, class _HashFcn = hash<_Key>,class _EqualKey = equal_to<_Key>,class _Alloc = __STL_DEFAULT_ALLOCATOR(_Tp) >
class hash_map
{
...
}
这是一个模板类,第一、二个参数为键和值得类型。要注意的是第三、四个参数,前者是对键计算hash值用到的hash函数,后者是查找记录时对键进行比较时用到的比较函数,实际上可以看出这里的声明显然不是函数,是两个类,在STL中是定义的结构体来封装的这两个函数。系统内置数据类型,这两个函数是有默认的。如果是用户自定义类型需要提供自定义的包含这两个函数的结构体。
自定义hash函数时,定义一个结构体,名字任意,结构体中重载operator(),参数为自定义类型的对象引用,如下:
struct my_hash{
size_t operator()(const MyClass& obj) const
{
......
}
};
在定义hash_map的时候,将该结构体传给第三个参数即可,如自定义键的类型为MyClass,则hash_map定义如:hash_map<MyClass, ...,my_hash> ...
自定义比较函数时,有两种方法,第一种方法很简单,在自定义类型中重载operator==即可,operator==()函数中实现对键值相等的比较。第二种方法与自定义hash函数相似,定义一个结构体,结构体重重载operator(),参数为两个自定义类型的对象引用,在函数中实现对两个对象是否相等的比较,如下:
struct my_compare{
size_t operator()(const MyClass& obj) const
{
......
}
};
在定义hash_map的时候,将该结构体传给第四个参数即可,如自定义键的类型为MyClass,则hash_map定义如:hash_map<MyClass, ...,my_hash,my_compare> ...
详细解说STL hash_map系列
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