C++ STL Map 容器详解-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/drrlalala/article/details/44414519

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。Map是标准关联式容器（associative container）之一，一个map是一个键值对序列，即（key ,value）对。它提供基于key的快速检索能力，在一个map中key值是唯一的。map提供双向迭代器，即有从前往后的（iterator），也有从后往前的（reverse_iterator）。

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。

一、map模板的定义形式：

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;

key：关键值的类型。在map对象中的每个元素是通过该关键值唯一确定元素的。
T：映射值的类型。在map中的每个元素是用来储存一些数据作为其映射值。
compare：Comparison类：A类键的类型，它有两个参数，并返回一个bool。表达comp（A，B），comp是这比较类A和B是关键值的对象，应返回true，如果是在早先的立场比B放置在一个严格弱排序操作。这可以是一个类实现一个函数调用运算符或一个函数的指针（见一个例子构造）。默认的对于<KEY>，返回申请小于操作符相同的默认值（A <B）。

Map中的元素通过使用这个compare表达式进行key排序,来确定在容器中元素的位置。
Allocator：用于定义存储分配模型分配器对象的类型。默认情况下，分配器类模板，它定义了最简单的内存分配模式，是值独立的

map<Key,T>::iterator it;  
(*it).first;             // 指向key值(of type Key)  
(*it).second;            // 映射的值(of type T)  
(*it);                   // the "element value" (of type pair<const Key,T>)

或者

it->first;               // same as (*it).first   (the key value)  
it->second;              // same as (*it).second  (the mapped value)

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;

三、map里数据的插入：

在构造map容器后，我们就可以往里面插入数据了。这里讲三种插入数据的方法。

第一种：用insert函数插入pair数据。

Map<int, string> mapStudent;
mapStudent.insert(pair<int, string>(1, “student_one”));
mapStudent.insert(pair<int, string>(2, “student_two”));
mapStudent.insert(pair<int, string>(3, “student_three”));

实例：

#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
Using namespace std;
Int main()
{
Map<int, string> mapStudent;
mapStudent.insert(pair<int, string>(1, “student_one”));
mapStudent.insert(pair<int, string>(2, “student_two”));
mapStudent.insert(pair<int, string>(3, “student_three”));
map<int, string>::iterator iter;
for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
{
Cout<<iter->first<<” ”<<iter->second<<end;
}
}

第二种：用insert函数插入value_type数据

Map<int, string> mapStudent;
mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, “student_one”));
mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (2, “student_two”));
mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (3, “student_three”));

第三种：用数组方式插入数据

Map<int, string> mapStudent;
mapStudent[1] = “student_one”;
mapStudent[2] = “student_two”;
mapStudent[3] = “student_three”;

三种插入方法的区别：

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中已经有某个关键字时，insert操作是将无法插入此关键字的键值对，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。

例如：

mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, “student_one”));

mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, “student_two”));
上面这两条语句执行后，map中1这个关键字对应的值是“student_one”，第二条语句并没有生效。

可以用pair来获得是否数据插入（insert）成功,方法如下:

Pair<map<int, string>::iterator, bool> Insert_Pair;
Insert_Pair = mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, “student_one”));
我们通过pair的第二个变量来知道是否插入成功，它的第一个变量返回的是一个map的迭代器，如果插入成功的话Insert_Pair.second应该是true的，否则为false。

四、map里元素个数：

在往map里面插入了数据，我们怎么知道当前已经插入了多少数据呢，可以用size函数，用法如下： Int nSize = mapStudent.size();

五、map里数据遍历：

这里也提供三种方法，对map进行遍历
第一种：应用前向迭代器

Int main()
{
Map<int, string> mapStudent;
mapStudent[1] = “student_one”;
mapStudent[2] = “student_two”;
mapStudent[3] = “student_three”;
map<int, string>::iterator iter;
for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
{
Cout<<iter->first<<” ”<<iter->second<<end;
}
}
第二种：应用反相迭代器，下面举例说明

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <map>
#include <string> 
using namespace std;

int main() 
{ 
map<int, string> mapStudent; 
mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one")); 
mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two")); 
mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three")); 
map<int, string>::reverse_iterator  iter; 
for(iter = mapStudent.rbegin(); iter != mapStudent.rend(); iter++) 
{ 
cout<<iter->first<<" "<<iter->second<<endl; 
} 
}

输出：3 student_three

2 student_two

1 student_one

第三种：用数组方式

Map<int, string> mapStudent; 
mapStudent.insert(pair<int, string>(1, “student_one”)); 
mapStudent.insert(pair<int, string>(2, “student_two”)); 
mapStudent.insert(pair<int, string>(3, “student_three”)); 
int nSize = mapStudent.size() 
for(int nIndex = 0; nIndex < nSize; nIndex++) 
{ 
Cout<<mapStudent[nIndex]<<end; 
}

六、map里数据的查找：

在这里我们将体会，map在数据插入时保证有序的好处。要判定一个数据（关键字）是否在map中出现的方法比较多，这里标题虽然是数据的查找，在这里将穿插着大量的map基本用法。

这里给出三种数据查找方法：

第一种：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

第二种：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，程序说明：

#include <map> 
#include <string> 
#include <iostream> 
Using namespace std; 
Int main() 
{ 
Map<int, string> mapStudent; 
mapStudent.insert(pair<int, string>(1, “student_one”)); 
mapStudent.insert(pair<int, string>(2, “student_two”)); 
mapStudent.insert(pair<int, string>(3, “student_three”)); 
map<int, string>::iterator iter; 
iter = mapStudent.find(1); 
if(iter != mapStudent.end()) 
{ 
Cout<<”Find, the value is ”<<iter->second<<endl; 
} 
Else 
{ 
Cout<<”Do not Find”<<endl; 
} 
}

第三种：这个方法用来判定数据是否出现，显得笨了点。

Lower_bound函数：

ForwardIter lower_bound(ForwardIter first, ForwardIter last,const _Tp& val)算法返回一个非递减序列[first, last)中的第一个大于等于值val的位置处的迭代器。

Upper_bound函数：

ForwardIter upper_bound(ForwardIter first, ForwardIter last, const _Tp& val)算法返回一个非递减序列[first, last)中第一个大于val的位置处的迭代器。

Equal_range函数返回一个pair，pair里面第一个变量是Lower_bound返回的迭代器，pair里面第二个迭代器是Upper_bound返回的迭代器，如果这两个迭代器相等的话，则说明map中不出现这个关键字，程序说明：

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <map>
#include <string> 
using namespace std;

int main() 
{ 
map<int, string> mapStudent; 
mapStudent[1] =  "student_one"; 
mapStudent[3] =  "student_three"; 
mapStudent[5] =  "student_five"; 
map<int, string>::iterator  iter; 
iter = mapStudent.lower_bound(2); 
{ 
//返回的是下界3的迭代器 
cout<<iter->second<<endl; 
} 
iter = mapStudent.lower_bound(3); 
{ 
//返回的是下界3的迭代器 
cout<<iter->second<<endl; 
} 

iter = mapStudent.upper_bound(2); 
{ 
//返回的是上界3的迭代器 
cout<<iter->second<<endl; 
} 
iter = mapStudent.upper_bound(3); 
{ 
//返回的是上界5的迭代器 
cout<<iter->second<<endl; 
} 

pair<map<int, string>::iterator, map<int, string>::iterator> mapPair; 
mapPair = mapStudent.equal_range(2); //equal_range(k):Finds a range containing all elements whose key is k.
if(mapPair.first == mapPair.second) 
{ 
cout<<"Do not Find"<<endl; 
} 
else 
{ 
cout<<"Find"<<endl; 
} 
mapPair = mapStudent.equal_range(3); 
if(mapPair.first == mapPair.second) 
{ 
cout<<"Do not Find"<<endl; 
} 
else 
{ 
cout<<"Find"<<endl; 
} 
}

输出结果如下：

七、map里数据的清空与判空、删除：

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 。

数据的删除：这里要用到erase函数，它有三个重载了的函数，下面在例子中详细说明它们的用法

mapStudent.erase(iterator)

mapStudent.erase(key);

mapStudent.erase(mapStudent.begin(), mapStudent.end());

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <map>
#include <string> 
using namespace std;


int main() 
{ 
map<int, string> mapStudent; 
mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one")); 
mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two")); 
mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three")); 

//如果你要演示输出效果，请选择以下的一种，你看到的效果会比较好 
//如果要删除1,用迭代器删除 
map<int, string>::iterator iter; 
iter = mapStudent.find(1); 
mapStudent.erase(iter); 

//如果要删除1，用关键字删除 
int n = mapStudent.erase(1);//如果删除了会返回1，否则返回0 

//用迭代器，成片的删除 
//一下代码把整个map清空 
mapStudent.erase(mapStudent.begin(), mapStudent.end()); //删除了所有的
//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 

//自个加上遍历代码，打印输出吧 
map<int, string>::iterator iter1; 
for(iter1=mapStudent.begin();iter1!=mapStudent.end();iter1++)
	cout<<iter1->first<<""<<iter1->second<<endl;
}

八、map里其他一些函数用法
这里有swap,key_comp,value_comp,get_allocator等函数，感觉到这些函数在编程用的不是很多，略过不表，有兴趣的话可以自个研究。

key的排序

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 "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <map>
#include <string> 
using namespace std;

typedef struct tagStudentInfo 
{ 
int      nID; 
string   strName; 
bool operator < (tagStudentInfo const& _A) const //以上程序是无法编译通过的，只要重载小于号，就OK了，如下： 
{ 
  //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 

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)); 

map<StudentInfo, int>::iterator  iter; 
for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++) 
{ 
cout<<(iter->first).nID<<" "<<(iter->first).strName<<"   "<<iter->second<<endl; 
} 
}

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 "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <map>
#include <string> 
using namespace std;

typedef struct tagStudentInfo 
{ 
int      nID; 
string   strName; 
}StudentInfo, *PStudentInfo;  //学生信息 

class 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)); 
}