STL之map与pair与unordered_map常用函数详解

一、map的概述

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。

下面举例说明：

众所周知，在定义数组的时候比如（int array[10]) ，array[0]=25,array[1]=10,其实就是一个映射，将0—>25,1—>10,就是将0映射到25，将1映射到10，这种一一对应的关系就是映射，就数组来说，他的下标和其下标所对应的值就是一种映射关系，但是这一种关系比较死板，于是就有map，这一种容器，map可以建立将任何基本类型（包括STL容器）映射到任何基本数据类型（包括STL容器）。

二、map的定义与初始化（插入）

单独定义一个map：

//  引入一个头文件

#include <map>

map<typename1,typename2> mp;

typename1是键值的数据类型
typename2是值的数据类型
如果是字符串映射到整型数组，键值必须使用string类型，而不能使用char数组。

这是因为char作为数组，不能作为键值。
map的键和值可以是STL的容器，我们将set映射到一个字符串

map<set<int>,string> mp;

三、map的元素的访问

map中的容器值可以通过：下标和迭代器进行访问。
下标访问map键值是唯一的

#include <iostream>

#include <map>

#include <string>

using namespace std;

int main()

{

    map<char,int> mp;

    mp['c']=20;

    mp['c']=30;   //  由于键值唯一，第一个他的值将会被覆盖

    cout<<mp['c']<<endl;

    return 0;

}

//  输出

30

通过迭代器访问

map的迭代器与其他STL容器相同

map<typename1,typename2>::iterator it;

//  由于一个it对应两个值，我们使用  it->first  访问键  it->second  访问值

下面来看一个示例：

PS：下面我以3种不同的方式进行插入不懂得可以参照这一篇文章：

//   以类似数组的的表达方式来进行

#include <iostream>

#include <map>

#include <string>

using namespace std;

int main()

{

    map<char,int> mp;

    char key;

    int val;

    int t=5;

    while(t--)

    {

        cin>>key>>val;

        mp[key]=val;

    }

    //   通过迭代器来访问

    for(map<char,int>::iterator it=mp.begin();it!=mp.end();it++)

    {

        cout<<it->first<<" "<<it->second<<endl;

    }

    return 0;

}

a 5

s 8

z 6

p 3

t 7

a 5

p 3

s 8

t 7

z 6

其实细心的小伙伴已经发现，其输出结果是按照键值进行升序排序的。C++11中有unordered_map,以散列来代替map内部的红黑树实现，其不需要排序，速度就快很多了。下面会有介绍。

#include <iostream>

#include <map>

#include <string>

using namespace std;

int main()

{

    map<char,int> mp;

    char key;

    int val;

    int t=5;

    while(t--)

    {

        cin>>key>>val;

        mp.insert(make_pair(key,val));   // 以make_pair来插入

    }

    for(map<char,int>::iterator it=mp.begin();it!=mp.end();it++)

    {

        cout<<it->first<<" "<<it->second<<endl;

    }

    return 0;

}

#include <iostream>

#include <map>

#include <string>

using namespace std;

int main()

{

    map<char,int> mp;

    char key;

    int val;

    int t=5;

    while(t--)

    {

        cin>>key>>val;

        mp.insert(pair<char,int>(key,val));  //  以pair来插入

    }

    for(map<char,int>::iterator it=mp.begin();it!=mp.end();it++)

    {

        cout<<it->first<<" "<<it->second<<endl;

    }

    return 0;

}

#include <iostream>

#include <map>

#include <string>

using namespace std;

int main()

{

    map<char,int> mp;

    char key;

    int val;

    int t=5;

    while(t--)

    {

        cin>>key>>val;

        mp.insert(pair<char,int>(key,val));

    }

    //  这种基于范围的for循环，只有C++11以上才可以

    for(auto it=mp.begin();it!=mp.end();it++)

    {

        cout<<it->first<<" "<<it->second<<endl;

    }

    return 0;

}

用insert函数插入value_type数据，下面举例说明

#include <iostream>

#include <map>

#include <string>

using namespace std;

int main() {

    map<int, string> mapStudent;

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(1,"student1"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(2,"student2"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(3,"student2"));

    for(map<int,string>::iterator it=mapStudent.begin();it!=mapStudent.end();it++)

        cout<<it->first<<" "<<it->second<<endl;

    return 0;

}

//  输出结果：

G:\clion\qifei\cmake-build-debug\qifei.exe

1 student1

2 student2

3 student2

Process finished with exit code 0

四.map常用函数解析

find()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，程序说明：

#include <iostream>

#include <map>

#include <string>

using namespace std;

int main() {

    map<int, string> mapStudent;

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(1,"student1"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(2,"student2"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(3,"student2"));

    map<int,string>::iterator pter=mapStudent.find(2);

    cout<<pter->first<<" "<<pter->second<<endl;

    return 0;

}

//  输出结果：

2 student2

erase()删除元素有两种方法：删除单个元素；删除一个区间的元素。

删除单个元素：

mp.erase(it), it为要删除的元素的迭代器

#include <iostream>

#include <map>

#include <string>

using namespace std;

int main() {

    map<int, string> mapStudent;

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(1,"student1"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(2,"student2"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(3,"student2"));

    map<int,string>::iterator pter=mapStudent.find(2);

    mapStudent.erase(pter);

    for(map<int,string>::iterator it=mapStudent.begin();it!=mapStudent.end();it++)

        cout<<it->first<<" "<<it->second<<endl;

    return 0;

}

//  输出结果：

1 student1

3 student2

通过键值来删除一个元素：

#include <iostream>

#include <map>

#include <string>

using namespace std;

int main() {

    map<int, string> mapStudent;

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(1,"student1"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(2,"student2"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(3,"student2"));

    map<int,string>::iterator pter=mapStudent.find(2);

    mapStudent.erase(2);

    for(map<int,string>::iterator it=mapStudent.begin();it!=mapStudent.end();it++)

        cout<<it->first<<" "<<it->second<<endl;

    return 0;

}

// 输出结果：

1 student1

3 student2

2.erase（first，last），可以删除整个区间的元素；删除区间为[first,last)。

#include <iostream>

#include <map>

#include <string>

using namespace std;

int main() {

    map<int, string> mapStudent;

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(1,"student1"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(2,"student2"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(3,"student3"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(4,"student4"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(5,"student5"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(6,"student6"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(7,"student7"));

    map<int,string>::iterator pter=mapStudent.find(4);

    mapStudent.erase(pter,mapStudent.end());

    for(map<int,string>::iterator it=mapStudent.begin();it!=mapStudent.end();it++)

        cout<<it->first<<" "<<it->second<<endl;

    return 0;

}

//  输出结果：

1 student1

2 student2

3 student3

size() ，可以获取map中的映射对数。

#include <iostream>

#include <map>

#include <string>

using namespace std;

int main() {

    map<int, string> mapStudent;

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(1,"student1"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(2,"student2"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(3,"student3"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(4,"student4"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(5,"student5"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(6,"student6"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(7,"student7"));

    cout<<mapStudent.size()<<endl;

    return 0;

}

//  输出结果：

7

clear(),请空所有的元素。

#include <iostream>

#include <map>

#include <string>

using namespace std;

int main() {

    map<int, string> mapStudent;

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(1,"student1"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(2,"student2"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(3,"student3"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(4,"student4"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(5,"student5"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(6,"student6"));

    mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(7,"student7"));

    mapStudent.clear();

    cout<<mapStudent.size()<<endl;

    return 0;

}

//  输出结果：

0

map和unordered_map`(c++11)`的使用

unordered_map的用法和map是一样的，提供了 insert，size，count等操作，并且里面的元素也是以pair类型来存贮的。其底层实现是完全不同的，上方已经解释了，但是就外部使用来说却是一致的。

map和unordered_map的差别

需要引入的头文件不同

map: #include < map >

unordered_map: #include < unordered_map >

内部实现机理不同

map： map内部实现了一个红黑树（红黑树是非严格平衡二叉搜索树，而AVL是严格平衡二叉搜索树），红黑树具有自动排序的功能，因此map内部的所有元素都是有序的，红黑树的每一个节点都代表着map的一个元素。因此，对于map进行的查找，删除，添加等一系列的操作都相当于是对红黑树进行的操作。map中的元素是按照二叉搜索树（又名二叉查找树、二叉排序树，特点就是左子树上所有节点的键值都小于根节点的键值，右子树所有节点的键值都大于根节点的键值）存储的，使用中序遍历可将键值按照从小到大遍历出来。

unordered_map: unordered_map内部实现了一个哈希表（也叫散列表，通过把关键码值映射到Hash表中一个位置来访问记录，查找的时间复杂度可达到O(1)，其在海量数据处理中有着广泛应用）。因此，其元素的排列顺序是无序的。哈希表详细介绍

优缺点以及适用处

map：

优点：

有序性，这是map结构最大的优点其元素的有序性在很多应用中都会简化很多的操作

红黑树，内部实现一个红黑书使得map的很多操作在lgn的时间复杂度下就可以实现，因此效率非常的高

缺点：空间占用率高，因为map内部实现了红黑树，虽然提高了运行效率，但是因为每一个节点都需要额外保存父节点、孩子节点和红/黑性质，使得每一个节点都占用大量的空间

适用处：对于那些有顺序要求的问题，用map会更高效一些

unordered_map：

优点：因为内部实现了哈希表，因此其查找速度非常的快

缺点：哈希表的建立比较耗费时间

适用处：对于查找问题，unordered_map会更加高效一些，因此遇到查找问题，常会考虑一下用unordered_map

总结：

内存占有率的问题就转化成红黑树 VS hash表 , 还是unorder_map占用的内存要高。

但是unordered_map执行效率要比map高很多

对于unordered_map或unordered_set容器，其遍历顺序与创建该容器时输入的顺序不一定相同，因为遍历是按照哈希表从前往后依次遍历的

#include <iostream>

#include <unordered_map>

#include <string>

using namespace std;

int main() {

    unordered_map<int, string> mapStudent;

    mapStudent.insert(unordered_map<int,string>::value_type(2,"student2"));

    mapStudent.insert(unordered_map<int,string>::value_type(4,"student4"));

    mapStudent.insert(unordered_map<int,string>::value_type(5,"student5"));

    mapStudent.insert(unordered_map<int,string>::value_type(3,"student3"));

    mapStudent.insert(unordered_map<int,string>::value_type(7,"student7"));

    mapStudent.insert(unordered_map<int,string>::value_type(6,"student6"));

    mapStudent.insert(unordered_map<int,string>::value_type(1,"student1"));

    for(auto it=mapStudent.begin();it!=mapStudent.end();it++)

        cout<<it->first<<" "<<it->second<<endl;

    return 0;

}

// 输出结果：

G:\clion\qifei\cmake-build-debug\qifei.exe

1 student1

6 student6

7 student7

2 student2

4 student4

5 student5

3 student3

Process finished with exit code 0