C++ 关联容器详解——从内部结构到应用

　　关联容器不同于顺序容器的是：顺序容器底层用数组实现，为线性结构；关联容器在实现中，用到的非线性存储方式；

　　顺序容器是通过元素在容器中的位置顺序存储和访问元素，而关联容器是通过键(key)存储和读取元素的。C++标准模板库中，关联容器有set、multiset、map、multimap。

 

1.底层原理

　　我们已经说过，关联容器底层实现是用非线性存储方式，那么这种非线性存储方式是什么呢？

　　答案是“红黑树”（RB-Tree），红黑树是平衡二叉树的一种，其有以下特点：

 

　　（1）所有左子树结点的值小于等于根节点的值，右子树节点的值大于根节点的值。

　　（2）没有一个节点深度过大。

 

　　通过上面，就可以知道，关联容器是平衡二叉树的具体应用，因为其内部是通过链表的方式组织，所以在插入的时候比vector要快，比list要慢；由于其底层是平衡二叉树，查找、插入、删除时间复杂度都应该为O（logN）。

 

 

2.set

　　set就是一个集合，组内的元素是唯一的，并且按一定的顺序排列。每个元素可以看成一个键或者一个值。

 

3.multiset

　　multiset与set的唯一区别是，支持一个键多次出现。

 

4.map

　　map同时拥有实值(value)和键值(key)，其每一个元素都是pair，pair的第一个元素是键值，第二个元素是实值。键用作元素在 map 中的索引，而值则表示所存储和读取的数据。

 

5.multimap

　　map不允许两个元素拥有相同的键值，而multimap允许存在重复的键值。

 

6.关联容器的选择

  map和set的底层实现都是很RB-tree，这两种类型的对象所包含的元素都具有不同的键，不允许为同一个键添加第二个元素。

 

  如果一个键必须对应多个实例，则需使用 multimap 或 multiset，这两种类型允许多个元素拥有相同的键。

 

  关联容器中，只有map支持下表操作。

  一般来说，如果希望有效地存储不同值的集合，那么使用 set 容器比较合适，而 map 容器则更适用于需要存储（乃至修改）每个键所关联的值的情况。