1. 关联式容器
在初阶阶段，我们已经接触过STL中的部分容器，比如：vector、list、deque、forward_list(C++11)等，这些容器统称为序列式容器，因为其底层为线性序列的数据结构，里面存储的是元素本身。那什么是关联式容器？它与序列式容器有什么区别？关联式容器也是用来存储数据的，与序列式容器不同的是，其里面存储的是<key, value>结构的键值对，在数据检索时比序列式容器效率更高。
2. 键值对
用来表示具有一一对应关系的一种结构，该结构中一般只包含两个成员变量key和value，key代表键值，value表示与key对应的信息。比如：现在要建立一个英汉互译的字典，那该字典中必然有英文单词与其对应的中文含义，而且，英文单词与其中文含义是一一对应的关系，即通过该应该单词，在词典中就可以找到与其对应的中文含义。
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)
{
}
};
3. 树形结构的关联式容器
根据应用场景的不同，STL总共实现了两种不同结构的管理式容器：树型结构与哈希结构。树型结构的关联式容器主要有四种：map、set、multimap、multiset。这四种容器的共同点是：使用平衡搜索树(即红黑树)作为其底层结果，容器中的元素是一个有序的序列。
3.1 map
- map是关联容器，它按照特定的次序(按照key来比较)存储由键值key和值value组合而成的元素。
- 在map中，键值key通常用于排序和唯一的标识元素，而值value中存储与此键值key关联的内容。键值key和值value的类型可能不同，并且在map的内部，key与value通过成员类型value_type绑定在一起，为其取别名称为pair:
typedef pair value_type;- 在内部，map中的元素总是按照键值key进行比较排序的。
- map中通过键值访问单个元素的速度通常比unordered_map容器慢，但map允许根据顺序对元素进行直接迭代(即对map中的元素进行迭代时，可以得到一个有序的序列)。
- map支持下标访问符，即在[]中放入key，就可以找到与key对应的value
- map通常被实现为二叉搜索树(更准确的说：平衡二叉搜索树(红黑树))。
- key: 键值对中key的类型
- T： 键值对中value的类型
- Compare: 比较器的类型，map中的元素是按照key来比较的，缺省情况下按照小于来比较，一般情况下(内置类型元素)该参数不需要传递，如果无法比较时(自定义类型)，需要用户自己显式传递比较规则(一般情况下按照函数指针或者仿函数来传递)
- Alloc：通过空间配置器来申请底层空间，不需要用户传递，除非用户不想使用标准库提供的空间配置器
3.1.1 map的迭代器
3.1.2 map的容量与元素访问
最重要的就是map支持[]，它的底层使用的是insert,，insert的返回值是pair<iterator,bool>
string strs[] = {
"sort", "insert", "sort", "sort", "insert", "erase" };
map<string, int> CountMap;
//[]实现的使用方法是insert,insert的返回值是pair<iterator,bool>
for (auto& s : strs)
{
//如果成功则返回那个新插入结点的指针，第二个参数设置为true
//如果失败，说明已经存在，那就返回那个已经存在结点的指针，并且第二个参数设置为false
pair<map<string, int>::iterator, bool> ret = CountMap.insert(make_pair(s, 1));
//说明这个值已经存储在了vector中，不需要在插入了
if (ret.second == false)
{
//ret是一个pair，ret.first拿到pair里面的第一个参数，再去second拿到map里面的int
ret.first->second++;
}
}
//推荐使用写法，上面的写法是为了能让其更好的明白[]的原理
//for (auto& s : strs)
//{
// CountMap[s]++;//CountMap[s]返回的是value的引用，那么有了就第二个参数++，没有那就插入
//}
结论：map[]有两层作用
- 如果K不在，插入pair(K,V())，并且返回value的引用（便于修改）
- 如果K在，不插入，返回跟K相等那个结点的迭代器，并将bool值置为false，然后返回value的引用。
map<string, string> dict;
dict.insert(make_pair("字符串", "string"));
dict.insert(make_pair("排序", "sort"));
dict.insert(make_pair("左", "left"));
//既然支持[]的使用，这里不妨这样进行插入
//插入的K值相同的情况，V的值不同
dict["结束"] = "finish";
dict["结束"] = "begin";//只关心K值，这个value会覆盖上面的那个value值（finish）
//插入的V值相同的情况，K的值不同
dict["糟糕"] = "beautiful";
dict["美好"] = "beautiful";
dict["爱你"];
//从结果也可以看出来，是按照K值的ASCII值进行的排序，其中只关心K值，不在乎Value的值
for (auto& e : dict)
{
cout << e.first << ":" << e.second << endl;
}
3.1.3 map中元素的修改
【总结】
- map中的的元素是键值对
- map中的key是唯一的，并且不能修改
- 默认按照小于的方式对key进行比较
- map中的元素如果用迭代器去遍历，可以得到一个有序的序列
- map的底层为平衡搜索树(红黑树)，查找效率比较高
- 支持[]操作符，operator[]中实际进行插入查找。
3.2 multimap
multimap和map的唯一不同就是：map中的key是唯一的，而multimap中key是可以重复的。
multimap中的接口可以参考map，功能都是类似的。
注意：
- multimap中的key是可以重复的。
- multimap中的元素默认将key按照小于来比较
- multimap中没有重载operator[]操作（是因为里面的值是可能有重复的，当重复的时候，应该返回哪一个结点呢？会引起歧义）。
- 使用时与map包含的头文件相同
void test_multimap()
{
typedef multimap<string, string> DICT;
typedef multimap<string, string>::iterator DICT_IT;
DICT dict;
dict.insert(make_pair("string", "字符串"));
dict.insert(make_pair("left", "左边"));
dict.insert(make_pair("left", "糟糕"));
dict.insert(make_pair("left", "糟糕"));
dict.insert(make_pair("right", "右边"));
dict.insert(pair<string, string>("beautiful", "美丽"));
DICT_IT it = dict.begin();
while (it != dict.end())
{
cout << it->first << ":" << it->second << endl;
++it;
}
}
不管重复不重复，来了就会添加，且他们会按照key值来排序。
3.3 set
- set是按照一定次序存储元素的容器
- 在set中，元素的value也标识它(value就是key，类型为T)，并且每个value必须是唯一的。set中的元素不能在容器中修改(元素总是const)（一旦修改了，那么就会破坏平衡搜索树的特性了），但是可以从容器中插入或删除它们。
- 在内部，set中的元素总是按照其内部比较对象(类型比较)所指示的特定严格弱排序准则进行排序。
- set容器通过key访问单个元素的速度通常比unordered_set容器慢，但它们允许根据顺序对子集进行直接迭代。
- set在底层是用二叉搜索树(红黑树)实现的。
注意：
-
与map/multimap不同，map/multimap中存储的是真正的键值对<key, value>，set中只放value，但在底层实际存放的是由<value, value>构成的键值对。
-
set中插入元素时，只需要插入value即可，不需要构造键值对。
-
set中的元素不可以重复(因此可以使用set进行去重)。
-
使用set的迭代器遍历set中的元素，可以得到有序序列
-
set中的元素默认按照小于来比较
-
set中查找某个元素，时间复杂度为：logN（以2为底）
-
set中的底层使用二叉搜索树(红黑树)来实现。
3.3.1 set的模板参数列表
T: set中存放元素的类型，实际在底层存储<value, value>的键值对。
Compare：set中元素默认按照小于来比较
Alloc：set中元素空间的管理方式，使用STL提供的空间配置器管理
3.3.2 set的容量
3.3.3 set修改操作
void test_set()
{
//set最大的作用是排序+去重
set<int> s1;
s1.insert(1);
s1.insert(3);
s1.insert(5);
s1.insert(7);
s1.insert(9);
s1.insert(5);
s1.insert(7);
//迭代器方式
set<int>::iterator it1 = s1.begin();
while (it1 != s1.end())
{
cout << *it1 << " ";
++it1;
}
cout << endl;
//范围for方式
for (auto e : s1)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
string strs[] = {
"sort", "insert", "sort", "sort", "insert", "erase" };
set<string> strunique;
for (auto& s : strs)
{
strunique.insert(s);
}
//这时候你也可以感觉到，对于vector、list等来说，set、map他们的底层是完全不相同的，当时他们都可以使用迭代器进行遍历
//所以说迭代器很好的屏蔽了上一层的细节
for (auto& str : strunique)
{
cout << str << " ";
}
cout << endl;
//去重的原理：首先快速的找到，看在不在，如果已经存在了，就不在进行插入了
//这个是标准库里面的find函数 O（N）
set<string>::iterator ret = std::find(strunique.begin(), strunique.end(), "sort");
if (ret != strunique.end())
{
cout << "找到了" << endl;
}
//这个是set容器自带的find，那个效率更高一些？当然是自带的，因为这个是一个平衡二叉树（接近于满二叉树模型）的结构logN
ret = strunique.find("sort");
if (ret != strunique.end())
{
cout << "找到了" << endl;
}
}
3.4 multiset
- multiset是按照特定顺序存储元素的容器，其中元素是可以重复的。
- 在multiset中，元素的value也会识别它(因为multiset中本身存储的就是<value, value>组成的键值对，因此value本身就是key，key就是value，类型为T). multiset元素的值不能在容器中进行修改(因为元素总是const的)，但可以从容器中插入或删除。
注意：
- multiset中再底层中存储的是<value, value>的键值对
- multiset的插入接口中只需要插入即可
- 与set的区别是，multiset中的元素可以重复，set是中value是唯一的
- 使用迭代器对multiset中的元素进行遍历，可以得到有序的序列
- multiset中的元素不能修改
- 在multiset中找某个元素，时间复杂度为O(logN(以2为底))
- multiset的作用：可以对元素进行排序
void test_multiset()
{
multiset<int> ms;
ms.insert(1);
ms.insert(1);
ms.insert(2);
ms.insert(2);
ms.insert(2);
ms.insert(5);
ms.insert(8);
ms.insert(9);
multiset<int>::iterator it = ms.begin();
while (it != ms.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
//这个接口用来统计次数
cout << ms.count(2) << endl;
//如果有多个相同的值，找的是中序遍历的第一个
auto pos = ms.find(2);
while(pos != ms.end())
{
cout << *pos << " ";
++pos;
}
cout << endl;
}
用来统计重复的key值的次数。
对于multiset来说，返回的是中序遍历的中所找到的第一个值的迭代器。
总结：
set的最大作用：
- 排序+去重
- 查找在不在
map的最大作用：
- 排序+去重
- 查找在不在
- 字典
- 统计次数
4. 统计次数OJ题
本公司现在要给公司员工发波福利，在员工工作时间会提供大量的水果供员工补充营养。由于水果种类比较多，但是却又不知道哪种水果比较受欢迎，然后公司就让每个员工报告了自己最爱吃的k种水果，并且告知已经将所有员工喜欢吃的水果存储于一个数组中。然后让我们统计出所有水果出现的次数，并且求出大家最喜欢吃的前k种水果。
void GetFavoriteFruit(const vector<string>& fruits,size_t k)
{
typedef map<string, int>::iterator CountMapIt;
//首先统计出来每种水果的次数
map<string, int> countMap;
for (auto& e : fruits)
{
countMap[e]++;
}
//这就已经统计出来了，每种水果的次数了,现在就需要找到前K种就可以了
//vector+sort
//这个vector里面存储的是结点的指针(但是我们不知道指针，但是知道迭代器)
vector<CountMapIt> v;
CountMapIt it = countMap.begin();
while (it != countMap.end())
{
v.push_back(it);
++it;
}
//此时在v这个vector里面也就存储了所有的结点的迭代器，此时我希望他们能够按照第二个参数进行比较
//sort(v.begin(),v.end()),这样写时过不了的，因为还需要一个仿函数
//排升序建大堆
//排降序建小堆
//这里需要找到最受喜欢的前K中水果，所以排成降序更加的好
struct CountMapItCompare
{
bool operator()(const CountMapIt& it1, const CountMapIt& it2)
{
return it1->second > it2->second;
}
};
sort(v.begin(), v.end(), CountMapItCompare());
for (auto& e : v)
{
cout << e->first << ":" << e->second << endl;
k--;
if (k == 0)
break;
}
}
int main()
{
vector<string> v = {
"西瓜", "西瓜", "西瓜", "西瓜", "香蕉", "香蕉", "香蕉", "榴莲", "榴莲", "榴莲", "榴莲", "榴莲", "榴莲", "苹果", "苹果", "苹果", "苹果", "苹果" };
GetFavoriteFruit(v, 3);
return 0;
}
转载：https://blog.csdn.net/MEANSWER/article/details/117332307
查看评论