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初识set和map
- set和map简单理解可以分别对应于前面一篇文章二叉搜索树的K类型和K_V类型
- set和map是关联式容器
容器
- 序列式容器：如vector/string等,它们可以任意更改元素的数据，不会破坏结构
- 关联式容器：如set/map等，它们不可以任意修改元素数据，会破坏结构性质
前⾯我们已经接触过STL中的部分容器如：string、vector、list、deque、array、forward_list等，这些容器统称为序列式容器，因为逻辑结构为线性序列的数据结构，两个位置存储的值之间⼀般没有紧密的关联关系，⽐如交换⼀下，他依旧是序列式容器。顺序容器中的元素是按他们在容器中的存储位置来顺序保存和访问的。
关联式容器也是⽤来存储数据的，与序列式容器不同的是，关联式容器逻辑结构通常是⾮线性结构，两个位置有紧密的关联关系，交换⼀下，他的存储结构就被破坏了。顺序容器中的元素是按关键字来保存和访问的。关联式容器有map/set系列和unordered_map/unordered_set系列。
Set和Multiset
set类的介绍
//template < class T, // set::key_type/value_type
// class Compare = less<T>, // set::key_compare/value_compare
// class Alloc = allocator<T> // set::allocator_type
//> class set;
- T是数据类型，Compare是比较的仿函数，Alloc是空间配置器
- set底层是⽤红⿊树实现，增删查效率是 ，迭代器遍历是⾛的搜索树的中序，所以是有序的
set的构造和遍历
// set只可以增删查，改会破坏结构
// 构造方面：区间/默认构造
// less<int>升序， greater<int>降序
set<int, greater<int>> myset1; // 默认
set<int> myset2{ 1, 2, 3, 4, 5 }; // 区间
// 拷贝构造
set<int, greater<int>> myset3(myset1);// 去重 + 升序(默认)
cout << "myset1: ";
for (auto e : myset1)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
cout << "myset2: ";
for (auto e : myset2)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
cout << "myset3: ";
for (auto e : myset3)
{
cout << e << " ";
}
set的find和count
// set::find
// 查找val，返回val所在的迭代器，没有找到返回end()
/*iterator find(const value_type & val);*/
int x = 0;
// 输入ctrl+z即可退出
while (cin >> x)
{
if (myset1.find(x) != myset1.end())
cout << "找到了" << endl;
else
cout << "不存在" << endl;
}
// set::count
// 查找val，返回Val的个数,count可以用于判断数据是否存在于set中
/*size_type count(const value_type & val) const;*/
while (cin >> x)
{
if (myset1.count(x))
cout << "找到了" << endl;
else
cout << "不存在" << endl;
}set的erase
删除⼀个迭代器位置的值
iterator erase(const_iterator position);删除val，val不存在返回0，存在返回1
size_type erase(const value_type & val);删除⼀段迭代器区间的值
iterator erase(const_iterator first, const_iterator last);myset1.erase(myset1.begin());
cout << "myset1: ";
for (auto e : myset1)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
// 全部删除
auto it = myset1.begin();
while (it != myset1.end())
{
it = myset1.erase(it);
}
cout << "myset1: ";
for (auto e : myset1)
{
cout << e << " ";
}// 直接删除x
cin >> x;
int num = myset1.erase(x);
if (num == 0)
{
cout << x << "不存在！" << endl;
}
for (auto e : myset1)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;// 区间删除
// 删除⼀段迭代器区间的值
/*iterator erase(const_iterator first, const_iterator last);*/
// 返回⼤于等val位置的迭代器
/*iterator lower_bound(const value_type & val) const;*/
// 返回⼤于val位置的迭代器
/*iterator upper_bound(const value_type & val) const;*/
set<int> myset;
for (int i = 10; i <= 100; i += 10) // 10~100
{
myset.insert(i);
}
for (auto e : myset)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
// 删除30~50区间的数
auto it_left = myset.lower_bound(30); // >=30位置的迭代器
set<int>::iterator it_right = myset.upper_bound(50); // >50位置的迭代器
myset.erase(it_left, it_right);
for (auto e : myset)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
// 删除15~75区间的数
auto it_left = myset.lower_bound(15); // >=15位置的迭代器
set<int>::iterator it_right = myset.upper_bound(75); // >75位置的迭代器
myset.erase(it_left, it_right);
for (auto e : myset)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;set和multiset的区别
// multiset和set的差异
// multiset和set的使⽤基本完全类似，主要区别点在于multiset⽀持值冗余
// insert可以插入重复的值,find返回查找x中序遍历的值的第一个,erase会删除所有的x
multiset<int> mymultiset{ 1,1,2,3,4,4,4,5,6 };
for (auto e : mymultiset)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
// 相⽐set不同的是，x可能会存在多个，find查找中序的第⼀个
cin >> x;
auto pos = mymultiset.find(x);
while (pos != mymultiset.end() && *pos == x)
{
cout << *pos << " ";
++pos;
}
cout << endl;
// 相⽐set不同的是，count会返回x的实际个数
cout << mymultiset.count(x) << endl;
// 相⽐set不同的是，erase给值时会删除所有的x
mymultiset.erase(x);
for (auto e : mymultiset)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;题目训练
两个数的交集
https://leetcode.cn/problems/intersection-of-two-arrays/
class Solution {
public:
vector<int> intersection(vector<int>& nums1, vector<int>& nums2) {
set<int> s1(nums1.begin(), nums1.end());
set<int> s2(nums2.begin(), nums2.end());
vector<int> ret;
auto it1 = s1.begin();
auto it2 = s2.begin();
while (it1 != s1.end() && it2 != s2.end())
{
if (*it1 > *it2)
{
++it2;
}
else if (*it1 < *it2)
{
++it1;
}
else {
ret.push_back(*it1);
++it1;
++it2;
}
}
return ret;
}
};环形链表II
https://leetcode.cn/problems/linked-list-cycle-ii/
class Solution {
public:
ListNode* detectCycle(ListNode* head) {
set<ListNode*> myset;
ListNode* cur = head;
while (cur)
{
if (myset.count(cur))
return cur;
else
myset.insert(cur);
cur = cur->next;
}
return nullptr;
}
};Map和Multimap
map类的介绍
map的声明如下，Key就是map底层关键字的类型，T是map底层value的类型，map默认要求Key⽀持小于比较，如果不⽀持或者需要的话可以⾃⾏实现仿函数传给第⼆个模版参数，map底层存储数据的内存是从空间配置器申请的。⼀般情况下，我们都不需要传后两个模版参数。map底层是⽤红⿊树实现，增删查改效率是O(logN) ，迭代器遍历是⾛的中序，所以是按key有序顺序遍历的。
template < class Key, // map::key_type
class T, // map::mapped_type
class Compare = less<Key>, // map::key_compare
class Alloc = allocator<pair<const Key,T> > //
map::allocator_type
> class map;map的构造和遍历
empty (1) ⽆参默认构造
explicit map(const key_compare & comp = key_compare(),
const allocator_type & alloc = allocator_type());range (2) 迭代器区间构造
template <class InputIterator>
map(InputIterator first, InputIterator last,
const key_compare & comp = key_compare(),
const allocator_type & = allocator_type());copy (3) 拷⻉构造
map(const map & x);
initializer list (4) initializer 列表构造
map(initializer_list<value_type> il,
const key_compare & comp = key_compare(),
const allocator_type & alloc = allocator_type());explicit防止隐式类型转换
map<string, string> dict1;
map<string, string> dict2{ {"left", "左边"}, {"right", "右边"}};
map<string, string> dict3(dict1);
// 范围for，由于是pair类型，内部有多个元素
for (auto& e : dict1)
{
cout << e.first << " " << e.second << endl;
}
cout << endl;
// 迭代器查询
auto it2 = dict2.begin();
while (it2 != dict2.end())
{
cout << it2->first << " " << it2->second << endl;
it2++;
}
cout << endl;
// 迭代器查询
auto it3 = dict3.begin();
while (it3 != dict3.end())
{
cout << (*it3).first << " " << (*it3).second << endl;
++it3;
}
cout << endl;map的insert
map::insert
// 单个数据插⼊，如果已经key存在则插⼊失败,key存在相等value不相等也会插⼊失败
///*pair<iterator, bool> insert(const value_type & val);*/
///*我们可以看到在我们插入一个数据时，如果这个数据不存在，
//我们插入后会返回 iterator::当前插入数据的迭代器，bool::true*/
///*如果这个数据存在，那么我们会插入失败，返回的iterator::是该存在数据的迭代器，bool::false*/
// 所以insert还存在查找的功能mapped_type& operator[] (const key_type& k);
// operator的内部实现
mapped_type& operator[] (const key_type& k)
{
// 1、如果k不在map中，insert会插⼊k和mapped_type默认值，同时[]返回结点中存储
// mapped_type值的引⽤，那么我们可以通过引⽤修改返映射值。所以[]具备了插⼊ + 修改功能
// 2、如果k在map中，insert会插⼊失败，但是insert返回pair对象的first是指向key结点的
// 迭代器，返回值同时[]返回结点中存储mapped_type值的引⽤，所以[]具备了查找 + 修改的功能
pair<iterator, bool> ret = insert({ k, mapped_type() });
iterator it = ret.first;
return it->second;
}
map<string, string> dict;
pair<string, string> kv1("first", "第一个");
dict.insert(kv1);
dict.insert(pair<string, string>("second", "第二个"));
dict.insert(make_pair("sort", "排序"));
dict.insert({ "auto", "自动的" });
// "left"已经存在，插⼊失败
dict.insert({ "left", "左边，剩余" });
// 范围for遍历
for (const auto& e : dict)
{
cout << e.first << ":" << e.second << endl;
}
cout << endl;
string str;
while (cin >> str)
{
auto ret = dict.find(str);
if (ret != dict.end())
{
cout << "->" << ret->second << endl;
}
else
{
cout << "无此单词，请重新输入" << endl;
}
} // c++11
// 列表插⼊，已经在容器中存在的值不会插⼊
/*void insert(initializer_list<value_type> il);*/
// 迭代器区间插⼊，已经在容器中存在的值不会插⼊
/*template <class InputIterator>
void insert(InputIterator first, InputIterator last);*/
string S_fruit[]{ "苹果", "香蕉", "苹果", "梨子", "西瓜", "香蕉", "苹果" };
map<string, int> fruits;
for (auto& e : S_fruit)
{
auto it = fruits.find(e);
if (it == fruits.end())
{
fruits.insert({ e, 1 });
}
else {
it->second++;
}
}
for (const auto & e : fruits)
{
cout << e.first << ":" << e.second << endl;
}
cout << endl;
for (auto& e : S_fruit)
{
// []先查找⽔果在不在map中
// 1、不在，说明⽔果第⼀次出现，则插⼊{⽔果, 0}，同时返回次数的引⽤，++⼀下就变成1次了
// 2、在，则返回⽔果对应的次数++
fruits[e]++; // 插入+查找+修改的功能
}
for (const auto& e : fruits)
{
cout << e.first << ":" << e.second << endl;
}
cout << endl; map<string, string> dict;
dict.insert(make_pair("sort", "排序"));
// key不存在->插⼊ {"insert", string()}
dict["insert"];
// 插⼊+修改
dict["left"] = "左边";
// 修改
dict["left"] = "左边、剩余";
// key存在->查找
cout << dict["left"] << endl;multimap和map的区别
multimap和map的使⽤基本完全类似，主要区别点在于multimap⽀持关键值key冗余，那么
insert / find / count / erase都围绕着⽀持关键值key冗余有所差异，这⾥跟set和multiset完全⼀样，⽐如find时，有多个key，返回中序第⼀个。其次就是multimap不⽀持[]，因为⽀持key冗余，[]就只能⽀持插⼊了，不能⽀持修改。
题目训练
随机链表的复制
https://leetcode.cn/problems/copy-list-with-random-pointer/description/
class Solution {
public:
Node* copyRandomList(Node* head)
{
map<Node*, Node*> Nodemap;
Node* cur = head;
Node* Copyhead = nullptr, * Copytail = nullptr;
// 复制拷贝链表
while (cur)
{
if (Copyhead == nullptr)
{
Copyhead = Copytail = new Node(cur->val);
}
else {
Copytail->next = new Node(cur->val);
Copytail = Copytail->next;
}
Nodemap[cur] = Copytail;
cur = cur->next;
}
// 连接随机random
cur = head;
Node* Copy = Copyhead;
while (cur)
{
if (cur->random == nullptr)
{
Copy->random = nullptr;
}
else {
Copy->random = Nodemap[cur->random];
}
cur = cur->next;
Copy = Copy->next;
}
return Copyhead;
}
}; 前k个高频单词
https://leetcode.cn/problems/top-k-frequent-words/description/
// 解法一：
class Solution {
public:
struct Compare {
bool operator()(const pair<string, int>& x1, const pair<string, int>& x2) const
{
return x1.second > x2.second;
}
};
vector<string> topKFrequent(vector<string>& words, int k)
{
vector<string> ret;
map<string, int> dict;
for (auto& word : words)
{
dict[word]++;
}
vector<pair<string, int>> v(dict.begin(), dict.end());
stable_sort(v.begin(), v.end(), Compare());
for (int i = 0; i < k; ++i)
{
ret.push_back(v[i].first);
}
return ret;
}
};
// 解法二：
class Solution {
public:
struct Compare
{
bool operator()(const pair<string, int>& x1, const pair<string, int>& x2) const
{
// 要注意优先级队列底层是反的，⼤堆要实现⼩于⽐较，所以这⾥次数相等，
// 想要字典序⼩的在前⾯要⽐较字典序⼤的为真
return x1.second < x2.second || (x1.second == x2.second && x1.first > x2.first);
}
};
vector<string> topKFrequent(vector<string>& words, int k)
{
map<string, int> dict;
for (auto& w : words)
{
dict[w]++;
}
priority_queue<pair<string, int>, vector<pair<string, int>>, Compare> q(dict.begin(), dict.end(), Compare());
vector<string> ret;
for (int i = 0; i < k; ++i)
{
ret.push_back(q.top().first);
q.pop();
}
return ret;
}
};
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