stl之map介绍

清疚 2022-07-29 09:25 168阅读 0赞

一．Map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（按关键字排序），后边我们会见识到有序的好处。

下面举例说明什么是一对一的数据映射。比如一个班级中，每个学生的学号跟他的姓名就存在着一一映射的关系，这个模型用map可能轻易描述，很明显学号用int描述，姓名用字符串描述(本篇文章中不用char \*来描述字符串，而是采用STL中string来描述),下面给出map描述代码：

map<int, string> mapStudent;

二、map的构造函数   
map共提供了6个构造函数，这块涉及到内存分配器这些东西，略过不表，在下面我们将接触到一些map的构造方法，这里要说下的就是，我们通常用如下方法构造一个map：

map<int, string> mapStudent;

//这些都可以定义一个map

map<string ,int>mapstring; map<int,string >mapint;  
map<sring,char>mapstring; map< char ,string>mapchar;

map<char,int>mapchar; map<int ,char>mapint；

下面我们用具体的程序来看看怎么使用map，程序中有代码解释。

#include <map>
    #include <queue>
    #include <stack>
    #include <cmath>
    #include <cstdio>
    #include <cstring>
    #include <iostream>
    #include <algorithm>
    
    using namespace std ;
    #define mem(a) memset(a,0,sizeof(a))
    #define inf 100000005
    
    int const maxn = 10005;
    
    typedef map<int , string> map_1 ;
    
    int main()
    {
        map_1 intstringmap1;
        intstringmap1.insert(pair<int,string>(1,"one"));
        intstringmap1.insert(pair<int,string>(2,"two"));
        intstringmap1.insert(pair<int,string>(3,"three"));
    
        map_1 intstringmap2;
        intstringmap2.insert(map<int,string>::value_type(1,"one"));
        intstringmap2.insert(map<int,string>::value_type(2,"two"));
        intstringmap2.insert(map<int,string>::value_type(3,"three"));
    
        map_1 intstringmap3;
        intstringmap3[1]="one";
        intstringmap3[2]="two";
        intstringmap3[3]="three";
        //这种方法简单直观，但是存在性能的问题。
        //首先，这样直接通过[]的方法插入数据的时候只有键值为int型的时候才使用。
        //其次就是性能的问题。在插入2的时候，编译器现在map里面查找键为2的项，没发现
        //就将一个新的对象插入map中，键是2值置为空字符串，插入完成后，
        //将字符串赋为"two"。 该方法会将每个值都赋为缺省值，然后再赋为显示的值，
        //如果元素是类对象，则开销比较大。用前两种方法可以避免开销。
    
    
        //以上三种方法的比较
        //以上三种用法，虽然都可以实现数据的插入，但是它们是有区别的，当然了第一种和第二种在效果上是完成一样的。
        //用insert函数插入数据，在数据的插入上涉及到集合的唯一性这个概念，即当map中有这个关键字时
        //insert操作是插入不了数据的，但是用数组方式就不同了，它可以覆盖以前该关键字对应的值。
    
        map_1::iterator iter;
        for(iter=intstringmap1.begin();iter!=intstringmap1.end();iter++)
        {
            cout<<iter->first<<" "<<iter->second<<endl;
        }
        //第一种map遍历方法，应用前向迭代器
        map_1::reverse_iterator iter1;
        for(iter1=intstringmap2.rbegin();iter1!=intstringmap2.rend();iter1++)
        {
            cout<<iter1->first<<" "<<iter1->second<<endl;
        }
        //第二种map遍历方法，应用反相迭代器
        int n3 = intstringmap3.size();
        for(int i = 0 ; i < n3 ; i++)
        {
            cout<<intstringmap3[i]<<endl;
        }
        //第三种map遍历方法，直接使用[]下标,不好，尽量不要这样使用
    
        int n1 = intstringmap1.size();
        int n2 = intstringmap2.size();
        cout<<n1<<" "<<n2<<" "<<n3<<endl;
        //计算map的大小
    
        int flag1=intstringmap1.count(1);
        int flag2=intstringmap2.count(4);
        int flag3=intstringmap3.count(2);
        cout<<flag1<<" "<<flag2<<" "<<flag3<<endl;
        //用count函数来判定关键字是否出现，其缺点是无法定位数据出现位置。
        //由于map的特性，一对一的映射关系，就决定了count函数的返回值只有两个，要么是0，要么是1，出现的情况，当然是返回1了 
        iter = intstringmap1.find(1);
        if(iter==intstringmap1.end()) cout<<"There Is No This Value!"<<endl;
        else cout<<"The Value Is:"<<iter->first<<" "<<iter->second<<endl;
        //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
    
        intstringmap1.clear();
        if(intstringmap1.empty())cout<<"The Map Is Empty!"<<endl;
        else cout<<"Not Clear The Map!"<<endl;
        //清空map中的数据可以用clear()函数，判定map中是否有数据可以用empty()函数，它返回true则说明是空map 
    
        iter = intstringmap2.find(2);
        if(iter!=intstringmap1.end()) intstringmap2.erase(iter);
        //删除1,用迭代器删除 
        int flag = intstringmap3.erase(1);
        //删除1，用关键字删除 ,如果删除了会返回1，否则返回0 
        intstringmap2.erase(intstringmap2.begin(),intstringmap2.end());
        if(intstringmap2.empty())cout<<"The Map Is Empty!"<<endl;
        //用迭代器，成片的删除,成片删除要注意的是，也是STL的特性，删除区间是一个前闭后开的集合 
    
        return 0 ;
    }

这里要讲的是一点比较高深的用法了,排序问题，STL中默认是采用小于号来排序的，以上代码在排序上是不存在任何问题的，因为上面的关键字是int型，它本身支持小于号运算，在一些特殊情况，比如关键字是一个结构体，涉及到排序就会出现问题，因为它没有小于号操作，insert等函数在编译的时候过不去，下面给出两个方法解决这个问题   
第一种：小于号重载，程序举例   
\#include <map>   
\#include <string>   
Using namespace std;   
Typedef struct tagStudentInfo   
\{   
Int      nID;   
String   strName;   
\}StudentInfo, \*PStudentInfo;  //学生信息   
  
Int main()   
\{   
//用学生信息映射分数   
Map<StudentInfo, int>mapStudent;   
StudentInfo studentInfo;   
studentInfo.nID = 1;   
studentInfo.strName = “student\_one”;   
mapStudent.insert(pair<StudentInfo, int>(studentInfo, 90));   
studentInfo.nID = 2;   
studentInfo.strName = “student\_two”;   
mapStudent.insert(pair<StudentInfo, int>(studentInfo, 80));   
\}   
以上程序是无法编译通过的，只要重载小于号，就OK了，如下：   
Typedef struct tagStudentInfo   
\{   
Int      nID;   
String   strName;   
Bool operator < (tagStudentInfo const& \_A) const   
\{   
  //这个函数指定排序策略，按nID排序，如果nID相等的话，按strName排序   
  If(nID < \_A.nID)  return true;   
  If(nID == \_A.nID) return strName.compare(\_A.strName) < 0;   
  Return false;   
\}   
\}StudentInfo, \*PStudentInfo;  //学生信息   
第二种：仿函数的应用，这个时候结构体中没有直接的小于号重载，程序说明   
\#include <map>   
\#include <string>   
Using namespace std;   
Typedef struct tagStudentInfo   
\{   
Int      nID;   
String   strName;   
\}StudentInfo, \*PStudentInfo;  //学生信息   
  
Classs sort   
\{   
Public:   
Bool operator() (StudentInfo const &\_A, StudentInfo const &\_B) const   
\{   
  If(\_A.nID < \_B.nID) return true;   
  If(\_A.nID == \_B.nID) return \_A.strName.compare(\_B.strName) < 0;   
  Return false;   
\}   
\};   
  
Int main()   
\{   
//用学生信息映射分数   
Map<StudentInfo, int, sort>mapStudent;   
StudentInfo studentInfo;   
studentInfo.nID = 1;   
studentInfo.strName = “student\_one”;   
mapStudent.insert(pair<StudentInfo, int>(studentInfo, 90));   
studentInfo.nID = 2;   
studentInfo.strName = “student\_two”;   
mapStudent.insert(pair<StudentInfo, int>(studentInfo, 80));   
\}   
还要说明的是，map中由于它内部有序，由红黑树保证，因此很多函数执行的时间复杂度都是log2N的，如果用map函数可以实现的功能，而STL  Algorithm也可以完成该功能，建议用map自带函数，效率高一些。   
下面说下，map在空间上的特性，否则，估计你用起来会有时候表现的比较郁闷，由于map的每个数据对应红黑树上的一个节点，这个节点在不保存你的数据时，是占用16个字节的，一个父节点指针，左右孩子指针，还有一个枚举值（标示红黑的，相当于平衡二叉树中的平衡因子），我想大家应该知道，这些地方很费内存了吧，不说了……