【C++】map和set

2023-12-29 23:25:35

目录

1. 关联式容器

2. 键值对

3. 树形结构的关联式容器

4.set的介绍

接口count

接口lower_bound和upper_bound

insert插入接口

5.map的介绍

接口insert

接口operator[]

6.multiset

7.multimap

8.map和set相关OJ


1. 关联式容器

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。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(插入删除只需挪动指针,无需挪动数据,查找时间logN)

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 value key
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。

SGI-STL中关于键值对的定义:

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

根据应用场景的不桶, 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。下面一依次介绍每一
个容器。

4.set的介绍

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

set中的底层使用二叉搜索树(红黑树)来实现

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中的元素不可以重复

set中查找某个元素,时间复杂度为:logN

set中的元素不允许修改(因为底层时二叉搜索树)

接口count

count和find的作用一样,都是用于查找set中是否存在某个元素。

其实count是为容器multiset设计的,其与set的区别在于multiset允许插入重复元素,此时count会返回被搜索元素的个数。


void test()
{
	set<int>s;
	for (int i = 1; i < 10; i++)
		s.insert(i);
	for (int i = 1; i < 10; i++)
	{
		cout << i;
		if (s.count(i))
			cout << "is an element of s. \n";
		else
			cout << "is not an element of s. \n";
	}
}

接口lower_bound和upper_bound

lower_bound返回大于等于目标值的迭代器,upper_bound返回大于目标值的迭代器。这里通常可以配合erase使用。

void test()
{
	set<int>s;
	for (int i = 1; i < 10; i++)
		s.insert(i);
	auto it1=s.lower_bound(1);
    auto it2=s.upper_bound(8);
    s.erase(it1,it2);//左开右闭
    for(auto ch:s)
    {
        cout<<ch<<"  ";
    }
}

insert插入接口

返回值为一个pair类型的变量,pair中存放的有两个变量,第一个为插入数据的迭代器,第二个如果插入成功为true,失败为false。

void test()
{
	set<int>s;
	for (int i = 1; i < 10; i++)
		s.insert(i);
	
    pair<set<int>::iterator,bool> p=s.insert(1);
    cout<<*p.first<<"  "<<p.second<<endl;
    auto p2=s.insert(10);
    cout<<*p2.first<<"  "<<p2.second<<endl;
}

5.map的介绍

1. 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。
2. map 中,键值 key 通常用于排序和惟一地标识元素,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 value 通过成员类value_type绑定在一起,为其取别名称为 pair: typedef pair<const key, T> value_type;
3. 在内部, map 中的元素总是按照键值 key 进行比较排序的。
4. 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 )
5. 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
6. 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 ))

接口insert

void test()
{
	map<string, string>dict;
	dict.insert(pair<string,string>("sort", "排序"));
	dict.insert(pair<string,string>("test", "测试"));

	for (auto& x : dict)
	{
		cout << x.first << ":" << x.first << "  ";
	}
	cout << endl;
}

这里也可以使用make_pair.

void test()
{
	map<string, string>dict;
	dict.insert(make_pair("sort", "排序"));
	dict.insert(make_pair("test", "测试"));

	for (auto& x : dict)
	{
		cout << x.first << ":" << x.first << "  ";
	}
	cout << endl;
}

接口operator[]

void test()
{
	string arr[] = { "西瓜","西瓜","香蕉","苹果","梨" };
	map<string, int>s;
	for (auto x : arr)
	{
		s[x]++;
	}
	for (auto x : s)
	{
		cout << x.first << ":" << x.second << endl;
	}
}

这里数组下标为key,获得值为value。如果key不存在,则插入,并且初始化value,并++,

存在就直接++。

6.multiset

1. 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。
2. 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 ) ,但可以从容器中插入或删除。
3. 在内部, multiset 中的元素总是按照其内部比较规则 ( 类型比较 ) 所指示的特定严格弱排序准则
进行排序。
4. multiset 容器通过 key 访问单个元素的速度通常比 unordered_multiset 容器慢,但当使用迭
代器遍历时会得到一个有序序列。
5. multiset 底层结构为二叉搜索树 ( 红黑树 )
注意:
1. multiset 中再底层中存储的是 <value, value> 的键值对
2. mtltiset 的插入接口中只需要插入即可
3. set 的区别是, multiset 中的元素可以重复, set 是中 value 是唯一的
4. 使用迭代器对 multiset 中的元素进行遍历,可以得到有序的序列
5. multiset 中的元素不能修改
6. multiset 中找某个元素,时间复杂度为 $O(log_2 N)$
7. multiset 的作用:可以对元素进行排序
void TestSet()
{
 ?int array[] = { 2, 1, 3, 9, 6, 0, 5, 8, 4, 7 };
 
 // 注意:multiset在底层实际存储的是<int, int>的键值对
 multiset<int> s(array, array + sizeof(array)/sizeof(array[0]));
 for (auto& e : s)
 cout << e << " ";
 cout << endl;
 return 0;
}

7.multimap

1. Multimaps 是关联式容器,它按照特定的顺序,存储由 key value 映射成的键值对 <key,
value> ,其中多个键值对之间的 key 是可以重复的。
2. multimap 中,通常按照 key 排序和惟一地标识元素,而映射的 value 存储与 key 关联的内
容。 key value 的类型可能不同,通过 multimap 内部的成员类型 value_type 组合在一起,
value_type 是组合 key value 的键值对 :
typedef pair<const Key, T> value_type ;
3. 在内部, multimap 中的元素总是通过其内部比较对象,按照指定的特定严格弱排序标准对
key 进行排序的。
4. multimap 通过 key 访问单个元素的速度通常比 unordered_multimap 容器慢,但是使用迭代
器直接遍历 multimap 中的元素可以得到关于 key 有序的序列。
5. multimap 在底层用二叉搜索树 ( 红黑树 ) 来实现。
注意: multimap map 的唯一不同就是: map 中的 key 是唯一的,而 multimap 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:
1. multimap 中的 key 是可以重复的。
2. multimap 中的元素默认将 key 按照小于来比较
3. multimap 中没有重载 operator[] 操作 ( 同学们可思考下为什么 ?)
4. 使用时与 map 包含的头文件相同:

8.map和set相关OJ

class Solution {
public:
 class Compare
 {
 public:
 ? ? ? ? // 在set中进行排序时的比较规则
 bool operator()(const pair<string, int>& left, const
pair<string, int>& right)
 {
 return left.second > right.second;
 }
 };
 vector<string> topKFrequent(vector<string>& words, int k)
 {
 // 用<单词,单词出现次数>构建键值对,然后将vector中的单词放进去,统计每
个单词出现的次数
 map<string, int> m;
 for (size_t i = 0; i < words.size(); ++i)
 ++(m[words[i]]);
 // 将单词按照其出现次数进行排序,出现相同次数的单词集中在一块
 multiset<pair<string, int>, Compare> ms(m.begin(), m.end());
 // 将相同次数的单词放在set中,然后再放到vector中
 set<string> s;
 size_t count = 0; ? // 统计相同次数单词的个数
 size_t leftCount = k;
 
 ? ? ? ? vector<string> ret;
 for (auto& e: ms)
 {
 if (!s.empty())
 {
 // 相同次数的单词已经全部放到set中
 if (count != e.second)
 {
 if (s.size() < leftCount)
 {
 ret.insert(ret.end(), s.begin(), s.end());
 leftCount -= s.size();
 s.clear();
 }
 else
 {
 break;
 }
 }
 }
 count = e.second;
 s.insert(e.first);
 }
 for (auto& e : s)
 {
 if (0 == leftCount)
 break;
 ret.push_back(e);
 leftCount--;
 }
 return ret;
 }
 };

class Solution {
public:
 ? ?vector<int> intersection(vector<int>& nums1, vector<int>& nums2) {
 ? // 先去重
 ? ? ? ?set<int> s1;
 ? ? ? ?for(auto e : nums1)
 ? ? ? {
 ? ? ? ? ? ?s1.insert(e);
 ? ? ? }
 ? ? ? ?set<int> s2;
 ? ? ? ?for(auto e : nums2)
 ? ? ? {
 ? ? ? ? ? ?s2.insert(e);
 ? ? ? }
 ? ? ? ?
 ? ? ? ?// set排过序,依次比较,小的一定不是交集,相等的是交集
 ? ? ? ?auto it1 = s1.begin();
 ? ? ? ?auto it2 = s2.begin();
 ? ? ? ?vector<int> ret;
 ? ? ? ?while(it1 != s1.end() && it2 != s2.end())
 ? ? ? {
 ? ? ? ? ? ?if(*it1 < *it2)
 ? ? ? ? ? {
 ? ? ? ? ? ? ? ?it1++;
 ? ? ? ? ? }
 ? ? ? ? ? ?else if(*it2 < *it1)
 ? ? ? ? ? {
 ? ? ? ? ? ? ? ?it2++;
 ? ? ? ? ? }
 ? ? ? ? ? ?else
 ? ? ? ? ? {
 ? ? ? ? ? ? ? ?ret.push_back(*it1);
 ? ? ? ? ? ? ? ?it1++;
 ? ? ? ? ? ? ? ?it2++;
 ? ? ? ? ? }
 ? ? ? }
 ? ? ? ?return ret;
 ? }
};

文章来源:https://blog.csdn.net/qq_63440853/article/details/135299271
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