STL中map的使用

map<string, int> m;
string a = "hello";
// 如果m[a]没赋值,那么m[a]=0;

map<string, string> m;
// 如果m[a]没赋值,那么m[a]="";

(转载)STL中map用法详解
http://www.kuqin.com/cpluspluslib/20071231/3265.html 


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,第二个可以称为该关键字的值)的数据处理能力,由于这个特性,它完全有可能在我们编程处理一对一数据的时候提供快速通道。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,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可以轻易描述,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;

1. 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。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;



2. 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,下面举例说明(以下代码虽然是随手写的,应该可以在VC和GCC下编译通过,大家可以运行下看什么效果,在VC下请加入这条语句,屏蔽4786警告  #pragma warning (disable:4786) )

#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 << endl;   // first表示关键字, second表示关键字的值
    }
	
	return 0;
}


第二种:用insert函数插入value_type数据,下面举例说明

#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    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"));
    map<int, string>::iterator iter;

    for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
    {
        cout << iter->first << " " << iter->second << endl;   
    }
	
	return 0;
}

第三种:用数组方式插入数据,下面举例说明

#include <map>
#include <string>
#include <iostream>

using namespace std;

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 << endl;
    }
	
	return 0;
}

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全一样的,都是用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,用程序说明

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,那么这就涉及到我们怎么知道insert语句是否插入成功的问题了,可以用pair来获得是否插入成功,程序如下

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,否则为false。

下面给出完整代码,演示插入成功与否问题

#include <map>
#include <string>
#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{	
	map<int, string> mapStudent;
	pair<map<int, string>::iterator, bool> Insert_Pair;
	Insert_Pair = mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));
	
	if(Insert_Pair.second == true)
	{	
		cout << "Insert Successfully" << endl;
	}
	else	
	{
		cout << "Insert Failure" << endl;	
	}
	
	Insert_Pair = mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_two"));
	
	if(Insert_Pair.second == true)	
	{	
		cout << "Insert Successfully" << endl;	
	}
	else	
	{	
		cout << "Insert Failure" << endl;	
	}
	
	map<int, string>::iterator iter;

	for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)		
	{	
		cout << iter->first << " " << iter->second << endl;	
	}

	return 0;
}

大家可以用如下程序,看下用数组插入在数据覆盖上的效果

#include <map>
#include <string>
#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
	map<int, string> mapStudent;
	mapStudent[1] =  "student_one";
	mapStudent[1] =  "student_two";
	mapStudent[2] =  "student_three";
	map<int, string>::iterator iter;
	for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
	{	
		cout << iter->first <<" "<< iter->second << endl;
		
	}

	return 0;
}


3. map的大小


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();


4. 数据的遍历


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,上面举例程序中到处都是了,略过

第二种:应用反相迭代器,下面举例说明,要体会效果,请自己动手运行程序

#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>::reverse_iterator iter;
	for(iter = mapStudent.rbegin(); iter != mapStudent.rend(); iter++)
	{	
		cout << iter->first << "   " << iter->second << endl;
	}
	return 0;
}


第三种:用数组方式,程序如下

#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"));
	int nSize = mapStudent.size();
	// 注意下标是从1开始的,这与我们插入的数据有关
	for(int nIndex = 1; nIndex <= nSize; nIndex++)
	{	
		cout << mapStudent[nIndex] << endl;	
	}

	return 0;
}


5. 数据的查找

(包括判定这个关键字是否在map中出现)


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;	
	}

	return 0;
}


第三种:这个方法用来判定数据是否出现,显得笨了点,但是我打算在这里讲解:

lower_bound函数用法,这个函数用来返回要查找关键字的下界(是一个迭代器)
upper_bound函数用法,这个函数用来返回要查找关键字的上界(是一个迭代器)

例如:map中已经插入了1,2,3,4的话,如果lower_bound(2)的话,返回的2,而upper-bound(2)的话,返回的就是3

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 <map>
#include <string>
#include <iostream>

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);
	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;
	}
	
	return 0;
}


6. 数据的清空与判空


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


7. 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

#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"));
	
	/* 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
	// 一下把整个map清空
	mapStudent.earse(mapStudent.begin(), mapStudent.end());
	
	// 成片删除要注意的是(也是STL其他容器的特性): 删除区间是前闭后开的
	
	// 自己加上遍历代码,打印输出吧
	
	return 0;
}



8. 其他一些函数用法


还有有swap, key_comp, value_comp, get_allocator等函数,我感觉这些函数在编程时用的不是很多,略过,有兴趣的话可以自己研究




9. 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 <map>
#include <string>
#include <iostream>

using namespace std;

// 注意重载小于号
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

int main()
{
    int nSize;	
	//用学生信息映射分数
	map<StudentInfo, int>mapStudent;
    map<StudentInfo, int>::iterator iter;

	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));
	
	for (iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
	{
		cout << iter->first.nID << endl << iter->first.strName << endl << iter->second << endl;
	}
	
	
	return 0;
}



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>
#include <iostream>

using namespace std;

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

// 定义仿函数
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;    // 注意第三个参数传入仿函数
	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));

	return 0;
}


10. 另外


由于STL是一个统一的整体,map的很多用法都和STL中其它的东西结合在一起,比如在排序上,这里默认用的是小于号,即less<>,如果要从大到小排序呢,这里涉及到的东西很多,在此无法一一加以说明。

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。

要注意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……


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