[C++ STL] map使用详解

一、概述

map 由红黑树实现，其元素都是 “键值/实值” 所形成的一个对组（key/value pairs）。每个元素有一个键，是排序准则的基础。每一个键只能出现一次，不允许重复。

map主要用于资料一对一映射的情况，map 内部自建一颗红黑树，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。比如一个班级中，每个学生的学号跟他的姓名就存在着一对一映射的关系。

二、定义及初始化

使用之前必须加相应容器的头文件：

#include <map> // map属于std命名域的，因此需要通过命名限定，例如using std::map;

定义的代码如下：

map<int, string> a; // 定义一个int类型的映射a
// map<int, string> a(10); // error，未定义这种构造函数
// map<int, string> a(10, 1); // error，未定义这种构造函数
map<int, string> b(a); // 定义并用映射a初始化映射b
// map<int, string> b(a.begin(), a.end());  // error，未定义这种构造函数

三、基本操作

3.1 容量函数

• 容器大小：mp.size();
• 容器最大容量：mp.max_size();
• 容器判空：mp.empty();
• 查找键 key 的元素个数：mp.count(key);

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
	map<int,string> mp;
	mp.insert({ 1, "张三" });
	mp.insert({ 2, "李四" });
	mp.insert(pair<int, string>{ 3, "隔壁老王" });

	cout << mp.size() << endl; // 输出：3
	cout << mp.max_size() << endl; // 输出：89478485 // 输出：1
	cout << mp.count(2) << endl; // 输出：1
	if (mp.empty())
		cout << "元素为空" << endl; // 未执行

	return 0;
}

3.2 添加函数

• 在容器中插入元素：mp.insert(const T& x);
• 任意位置插入一个元素：mp.insert(iterator it, const T& x);

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
	map<int,string> mp;
	// 在容器中插入元素
	mp.insert({ 1, "张三" });
	mp.insert({ 2, "李四" });
	// 任意位置插入一个元素
	map<int, string>::iterator it = mp.begin();
	mp.insert(it, pair<int, string>{ 3, "隔壁老王" }); // 会自动排序

	for (it = mp.begin(); it != mp.end(); it++)
		cout << it->first << " " << it->second << endl;
	cout << endl;

	return 0;
}

/*
1 张三
2 李四
3 隔壁老王
*/

3.3 删除函数

• 删除键值为 keyValue 的元素：mp.pop_back(const T& keyValue);
• 删除迭代器所指的元素：mp.erase(iterator it);
• 删除区间[first,last]之间的所有元素：mp.erase(iterator first, iterator last);
• 清空所有元素：mp.clear();

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
	map<int,string> mp;
	// 在容器中插入元素
	mp.insert({ 1, "张三" });
	mp.insert({ 2, "李四" });
	mp.insert({ 4, "王五" });
	mp.insert({ 5, "小明" });
	// 任意位置插入一个元素
	mp.insert(mp.begin(), pair<int, string>{ 3, "隔壁老王" }); // 会自动排序

	// 删除键值为keyValue的元素
	mp.erase(2);
	// 删除迭代器所指的元素
	mp.erase(mp.begin());
	// 删除区间[first,last]之间的所有元素
	mp.erase(mp.begin(), ++mp.begin());

	// 遍历显示
	map<int, string>::iterator it = mp.begin();
	for (it = mp.begin(); it != mp.end(); it++)
		cout << it->first << " " << it->second << endl;

	// 清空容器内的所有元素
	mp.clear();

	// 判断map是否为空
    if (st.empty())
        cout << "元素为空" << endl; // 输出：元素为空

	return 0;
}

/*
4 王五
5 小明
元素为空
*/

3.4 访问函数

• 查找键 key 是否存在，若存在，返回该键的元素的迭代器；若不存在，返回 map.end()： mp.find(key);

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
	map<int,string> mp;
	// 在容器中插入元素
	mp[1] = "张三";
	mp[2] = "李四";
	mp[3] = "隔壁老王";

	// 通过find(key)查找键值
	cout << mp.find(1)->first << endl; // 输出：1
	cout << mp.find(2)->second << endl; // 输出：李四

	return 0;
}

3.5 其他函数

• 交换两个同类型容器的元素：swap(map&, map&);或mp.swap(map&);

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <map>
#include <string>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
	map<int,string> mp1;
	// 在容器中插入元素
	mp1[1] = "张三";
	mp1[2] = "李四";
	mp1[3] = "隔壁老王";

	map<int, string> mp2;
	// 在容器中插入元素
	mp2[1] = "tom";
	mp2[2] = "jerry";
	mp2[3] = "mariy";

	// 交换两个容器的元素
	mp2.swap(mp1);

	// 通过iterator遍历mp1
	map<int, string>::iterator it;
	for (it = mp1.begin(); it != mp1.end(); it++)
		cout << it->second << " "; // 输出：tom jerry mariy
	cout << endl;

	return 0;
}

四、迭代器与算法

1. 迭代器

• 开始迭代器指针：mp.begin();
• 末尾迭代器指针：mp.end(); // 指向最后一个元素的下一个位置
• 指向常量的开始迭代器指针：mp.cbegin(); // 意思就是不能通过这个指针来修改所指的内容，但还是可以通过其他方式修改的，而且指针也是可以移动的。
• 指向常量的末尾迭代器指针：mp.cend();
• 反向迭代器指针，指向最后一个元素：mp.rbegin();
• 反向迭代器指针，指向第一个元素的前一个元素：mp.rend();
• 返回最后一个 key<=keyElem 元素的迭代器：mp.lower_bound(keyElem);
• 返回第一个 key>keyElem 元素的迭代器：mp.upper_bound(keyElem);
• 返回容器中 key 与 keyElem 相等的上下限的两个迭代器，这两个迭代器被放在对组（pair）中： mp.equal_range(keyElem);

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
	map<int,string> mp;
	// 在容器中插入元素
	mp[1] = "张三";
	mp[2] = "李四";
	mp[3] = "隔壁老王";

	cout << mp.begin()->first << endl; // 输出：1
	cout << (--mp.end())->first << endl; // 输出：3
	cout << mp.cbegin()->first << endl; // 输出：1
	cout << (--mp.cend())->first << endl; // 输出：3
	cout << mp.rbegin()->first << endl; // 输出：3
	cout << (--mp.rend())->first << endl; // 输出：1
	cout << mp.lower_bound(2)->first << endl; // 输出：2
	cout << mp.upper_bound(2)->first << endl; // 输出：3
	pair<map<int, string>::iterator, map<int, string>::iterator> t_pair = mp.equal_range(2);
	cout << t_pair.first->first << endl; // 输出：2
	cout << t_pair.second->first << endl; // 输出：3
	cout << endl;

	return 0;
}

2. 算法

• 遍历元素

map<int>::iterator it;
for (it = mp.begin(); it != mp.end(); it++)
    cout << it->second << endl;

五、总结

可以看到，map 与set的用法基本一致，只有以下一处不同：

• map 可以像数组那样插入元素，而 set 不行。