C++ map和set的使用

1.序列式容器和关联式容器

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。

本章节讲解的map和set底层是红⿊树，红⿊树是⼀颗平衡⼆叉搜索树。set是key搜索场景的结构， map是key/value搜索场景的结构。

2.set系列的使用

2.1set和multiset的参考文档

<set> - C++ Reference

2.2set类的介绍

• set的声明如下，T就是set底层关键字的类型

• set默认要求T⽀持⼩于⽐较，如果不⽀持或者想按⾃⼰的需求⾛可以⾃⾏实现仿函数传给第⼆个模 版参数

• set底层存储数据的内存是从空间配置器申请的，如果需要可以⾃⼰实现内存池，传给第三个参 数。

• ⼀般情况下，我们都不需要传后两个模版参数。

• set底层是⽤红⿊树实现，增删查效率是O(logN) ，迭代器遍历是⾛的搜索树的中序，所以是有序 的。

• 前⾯部分我们已经学习了vector/list等容器的使⽤，STL容器接⼝设计，⾼度相似，所以这⾥我们 就不再⼀个接⼝⼀个接⼝的介绍，⽽是直接带着⼤家看⽂档，挑⽐较重要的接⼝进⾏介绍。

2.3set的构造和迭代器

set的构造我们关注以下⼏个接⼝即可。

set的⽀持正向和反向迭代遍历，遍历默认按升序顺序，因为底层是⼆叉搜索树，迭代器遍历⾛的中 序；⽀持迭代器就意味着⽀持范围for，set的iterator和const_iterator都不⽀持迭代器修改数据，修改 关键字数据，破坏了底层搜索树的结构。

2.4set的增删查

set的增删查关注以下⼏个接⼝即可：

2.5insert和迭代器遍历使用

2.6find和erase使用

2.7multiset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，

那么 insert/find/count/erase都围绕着⽀持值冗余有所差异，具体参看下⾯的样例代码理解。

2.8两个数组的交集

349. 两个数组的交集 - 力扣（LeetCode）

2.9环形链表II

数据结构初阶阶段，我们通过证明⼀个指针从头开始⾛⼀个指针从相遇点开始⾛，会在⼊⼝点相遇， 理解证明都会很⿇烦。这⾥我们使⽤set查找记录解决⾮常简单⽅便，这⾥体现了set在解决⼀些问题时 的价值，完全是降维打击。

142. 环形链表 II - 力扣（LeetCode）

3.map系列的使用

3.1map和multimap的参考文档

<map> - C++ Reference

3.2map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，set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。

3.3pair类型的介绍

map底层的红⿊树节点中的数据，使⽤pair存储键值对数据。

3.4map的构造

map的构造我们关注以下⼏个接⼝即可。

 map的⽀持正向和反向迭代遍历，遍历默认按key的升序顺序，因为底层是⼆叉搜索树，迭代器遍历⾛ 的中序；

⽀持迭代器就意味着⽀持范围for，map⽀持修改value数据，不⽀持修改key数据，修改关键 字数据，破坏了底层搜索树的结构。

3.5map的增删查

map的增删查关注以下⼏个接⼝即可：

map增接⼝，插⼊的pair键值对数据，跟set所有不同，但是查和删的接⼝只⽤关键字key跟set是完全 类似的，不过find返回iterator，不仅仅可以确认key在不在，还找到key映射的value，同时通过迭代 还可以修改value

3.6map的数据修改

前⾯我提到map⽀持修改mapped_type数据，不⽀持修改key数据，修改关键字数据，破坏了底层搜 索树的结构。

map第⼀个⽀持修改的⽅式时通过迭代器，迭代器遍历时或者find返回key所在的iterator修改，map 还有⼀个⾮常重要的修改接⼝operator[]，但是operator[]不仅仅⽀持修改，还⽀持插⼊数据和查找数 据，所以他是⼀个多功能复合接⼝

需要注意从内部实现⻆度，map这⾥把我们传统说的value值，给的是T类型，typedef为 mapped_type。⽽value_type是红⿊树结点中存储的pair键值对值。⽇常使⽤我们还是习惯将这⾥的 T映射值叫做value。

3.7构造遍历及增删查使用

3.8map的迭代器和[]功能

3.9multimap和map的差异

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。

3.10随机链表的复制

数据结构初阶阶段，为了控制随机指针，我们将拷⻉结点链接在原节点的后⾯解决，后⾯拷⻉节点还 得解下来链接，⾮常⿇烦。这⾥我们直接让{原结点,拷⻉结点}建⽴映射关系放到map中，控制随机指 针会⾮常简单⽅便，这⾥体现了map在解决⼀些问题时的价值，完全是降维打击。

138. 随机链表的复制 - 力扣（LeetCode）

3.11前K个高频单词

本题⽬我们利⽤map统计出次数以后，返回的答案应该按单词出现频率由⾼到低排序，有⼀个特殊要 求，如果不同的单词有相同出现频率，按字典顺序排序。

解决思路1：

⽤排序找前k个单词，因为map中已经对key单词排序过，也就意味着遍历map时，次数相同的单词， 字典序⼩的在前⾯，字典序⼤的在后⾯。

那么我们将数据放到vector中⽤⼀个稳定的排序就可以实现 上⾯特殊要求，但是sort底层是快排，是不稳定的，所以我们要⽤stable_sort，他是稳定的。

解决思路2：

将map统计出的次数的数据放到vector中排序，或者放到priority_queue中来选出前k个。利⽤仿函数 强⾏控制次数相等的，字典序⼩的在前⾯。

692. 前K个高频单词 - 力扣（LeetCode）