本文详细介绍了C++标准库中的map容器，包括构造、赋值、迭代器操作、插入、删除、查找、大小、交换等核心函数的用法，并对比了与multimap的区别。通过实例展示了map在实际编程中的应用。
map
标准的STL关联式容器分为set(集合）和map（映射表）两大类。以及这两大类的衍生体multiset（多建集合）和multimap（多键映射表）。这些容器的底层机制均是以RB-tree（红黑树）完成的。RB-tree也是一个独立容器，但并不对外开放使用。
map的特性是，所有元素都会根据元素的键值自动被排序。map的所有元素都是pair,同时拥有实值（value)和键值（key）。pair的第一元素被视为键值。第二元素被视为实值。map不允许两个元素拥有相同的键值。
我们可以通过map的迭代器改变map的元素内容吗？如果想要修正元素的键值，答案是不行，因为map元素的键值关系到map元素的排序规则。任意改变map元素键值，将会严重破坏map组织。但是如果想要修正元素的实值，答案是可以的，因为map元素的实值并不影响map的元素的排列规则。因此，map iterators 既不是一种constant iterator,也不是一种mutable iterators
。
map拥有和list相同的某些性质，当客户端对它进行元素新增操作（insert）或删除操作（erase）时，操作之前的所有迭代器，在操作完成之后都依然有效。当然，被删除的那个元素的迭代器必然是个例外。
由于RB-tree是一种平衡二叉搜索树，自动排序的效果很是不错，所以标准的STL map 即以RB-tree为底层机制。又由于map所开放的各种操作接口，RB-tree也都提供了，所以几乎所有的map的操作行为，都只是转调用RB-tree的操作行为而已。
multimap 的特性以及用法与map完全相同，唯一的差别在于它允许键值重复，因此它的插入操作采用的是底层机制RB-tree的insert_equal()而非insert_unique()。
map::map()函数 功能：构造map
map::operator=()函数 功能：赋值map
#include<iostream>
#include<map>
using namespace std;
int main(){
//map::operator=()函数 赋值map
map<char,int>first;
map<char,int>second;
first['x']=8;
first['y']=18;
first['z']=28;
second=first;//second now contains 3 ints
first=map<char,int>();//and first is now empty
cout<<"size of first: "<<int(first.size())<<endl;
cout<<"size of second: "<<int(second.size())<<endl;
}
运行结果
size of first: 0
size of second: 3
map::begin()函数 功能：返回指向map头部的迭代器
map::end()函数 功能：返回指向map末尾的迭代器
map::rbegin()函数 功能：返回一个指向map尾部的逆向迭代器
map::rend()函数 功能：返回一个指向map头部的逆向迭代
#include<iostream>
#include<map>
using namespace std;
int main(){
//map::begin()函数 功能：返回指向map头部的迭代器
//map::end()函数 功能：返回指向map末尾的迭代器
//map::rbegin()函数 功能：返回一个指向map尾部的逆向迭代器
//map::rend()函数 功能：返回一个指向map头部的逆向迭代器
map<char,int>mymap;
map<char,int>::iterator it;
mymap['a']=100;
mymap['b']=200;
mymap['c']=300;
//show content;
for(it=mymap.begin();it!=mymap.end();it++){
cout<<(*it).first<<"："<<(*it).second<<endl;
}
map<char,int>::reverse_iterator rit;
for(rit=mymap.rbegin();rit!=mymap.rend();rit++){
cout<<(*rit).first<<": "<<(*rit).second<<endl;
}
}
运行结果
a：100
b：200
c：300
c: 300
b: 200
a: 100
map::insert()函数 功能：插入元素
#include<iostream>
#include<map>
using namespace std;
int main(){
//map::insert()函数 功能：插入元素
map<char,int>mymap;
map<char,int>::iterator it;
pair<map<char,int>::iterator,bool>ret;
//first insert function vertion(single parameter):
mymap.insert(pair<char,int>('a',10));
mymap.insert(pair<char,int>('z',20));
ret=mymap.insert(pair<char,int>('z',60));
if(ret.second==false){
cout<<"element 'z' already existed"<<endl;
cout<<"with a value of "<<ret.first->second<<endl;
}
//second insert function version(with hint position):
it=mymap.begin();
mymap.insert(it,pair<char,int>('b',11));//max efficiency inserting
mymap.insert(it,pair<char,int>('c',12));//no max efficiency inserting
//third insert function version(range insertion)
map<char,int>anothermap;
anothermap.insert(mymap.begin(),mymap.find('c'));
//show contents:
cout<<"mymap contains:"<<endl;
for(it=mymap.begin();it!=mymap.end();it++){
cout<<(*it).first<<":"<<(*it).second<<endl;
}
cout<<"anothermap contains:"<<endl;
for(it=anothermap.begin();it!=anothermap.end();it++){
cout<<(*it).first<<":"<<(*it).second<<endl;
}
}
运行结果
element 'z' already existed
with a value of 20
mymap contains:
a:10
b:11
c:12
z:20
anothermap contains:
a:10
b:11
map::erase()函数 功能：删除一个元素
#include<iostream>
#include<map>
using namespace std;
int main(){
//map::erase()函数 功能：删除一个元素
map<char,int>mymap;
map<char,int>::iterator it;
// insert some values
mymap['a']=1;
mymap['b']=2;
mymap['c']=3;
mymap['d']=4;
mymap['e']=5;
mymap['f']=6;
mymap['g']=7;
it=mymap.find('b');
mymap.erase(it);//erasing by iterator
mymap.erase('c');//erasing by key
it=mymap.find('e');
mymap.erase(it,mymap.end());//erasing by range
//show content
for(it=mymap.begin();it!=mymap.end();it++){
cout<<(*it).first<<":"<<(*it).second<<endl;
}
}
运行结果
a:1
d:4
map::find()函数 功能：查找一个元素，如果找到返回改元素的迭代器
#include<iostream>
#include<map>
using namespace std;
int main(){
//map::find()函数 功能：查找一个元素，如果找到返回改元素的迭代器
map<char,int>mymap;
map<char,int>::iterator it;
// insert some values
mymap['a']=1;
mymap['b']=2;
mymap['c']=3;
mymap['d']=4;
mymap['e']=5;
mymap['f']=6;
mymap['g']=7;
it=mymap.find('b');
mymap.erase(it);
mymap.erase(mymap.find('d'));
while(!mymap.empty()){
// cout<<(*mymap.begin()).first<<":"<<(*mymap.begin()).second<<endl;
cout<<mymap.begin()->first<<":"<<mymap.begin()->second<<endl;
mymap.erase(mymap.begin());
}
}
运行结果
a:1
c:3
e:5
f:6
g:7
map::clear() 函数 功能：删除所有元素
#include<iostream>
#include<map>
using namespace std;
int main(){
//map::clear() 函数 功能：删除所有元素
map<char,int>mymap;
map<char,int>::iterator it;
mymap['m']=1998;
mymap['z']=11;
mymap['h']=3;
cout<<"mymap contains:\n";
for(it=mymap.begin();it!=mymap.end();it++){
cout<<(*it).first<<"->"<<(*it).second<<endl;
}
mymap.clear();
mymap['a']=1999;
mymap['b']=9;
mymap['c']=15;
cout<<"mymap contains:\n";
for(it=mymap.begin();it!=mymap.end();it++){
cout<<(*it).first<<"->"<<(*it).second<<endl;
}
}
运行结果
mymap contains:
h->3
m->1998
z->11
mymap contains:
a->1999
b->9
c->15
map::empty()函数 功能：如果map为空则返回true
#include<iostream>
#include<map>
using namespace std;
int main(){
//map::empty()函数 功能：如果map为空则返回true
map<char,int>mymap;
map<char,int>::iterator it;
// insert some values
mymap['a']=1;
mymap['b']=2;
mymap['c']=3;
mymap['d']=4;
mymap['e']=5;
mymap['f']=6;
mymap['g']=7;
while(!mymap.empty()){
cout<<(*mymap.begin()).first<<":"<<(*mymap.begin()).second<<endl;
cout<<mymap.begin()->first<<":"<<mymap.begin()->second<<endl;
mymap.erase(mymap.begin());
}
}
运行结果
a:1
a:1
b:2
b:2
c:3
c:3
d:4
d:4
e:5
e:5
f:6
f:6
g:7
g:7
map::count()函数 功能：返回指定元素出现的次数
#include<iostream>
#include<map>
using namespace std;
int main(){
//map::count()函数 功能：返回指定元素出现的次数
map<char,int>mymap;
char c;
mymap['a']=1;
mymap['b']=2;
mymap['c']=3;
for(c='a';c<'h';c++){
cout<<c;
if(mymap.count(c)>0)
cout<<" is an elements of mymap"<<endl;
else
cout<<" is not an elements of mymap"<<endl;
}
}
运行结果
a is an elements of mymap
b is an elements of mymap
c is an elements of mymap
d is not an elements of mymap
e is not an elements of mymap
f is not an elements of mymap
g is not an elements of mymap
map::size()函数 功能：返回map中元素的个数
map::swap()函数 功能：交换两个map
#include<iostream>
#include<map>
using namespace std;
int main(){
//map::swap()函数 功能：交换两个map
//map::size()函数 功能：返回map中元素的个数
map<char,int>foo;
map<char,int>bar;
map<char,int>::iterator it;
foo['x']=1;
foo['y']=2;
foo['z']=3;
bar['a']=4;
bar['b']=5;
cout<<"before swap foo contains:"<<endl;
for(it=foo.begin();it!=foo.end();it++){
cout<<(*it).first<<"->"<<(*it).second<<endl;
}
cout<<"size of foo: "<<foo.size()<<endl;
cout<<"before swap bar contains:"<<endl;
for(it=bar.begin();it!=bar.end();it++){
cout<<(*it).first<<"->"<<(*it).second<<endl;
}
cout<<"size of bar: "<<bar.size()<<endl;
foo.swap(bar);
cout<<"after swap foo contains:"<<endl;
for(it=foo.begin();it!=foo.end();it++){
cout<<(*it).first<<"->"<<(*it).second<<endl;
}
cout<<"size of foo: "<<foo.size()<<endl;
cout<<"after swap bar contains:"<<endl;
for(it=bar.begin();it!=bar.end();it++){
cout<<(*it).first<<"->"<<(*it).second<<endl;
}
cout<<"size of bar: "<<bar.size()<<endl;
}
运行结果
before swap foo contains:
x->1
y->2
z->3
size of foo: 3
before swap bar contains:
a->4
b->5
size of bar: 2
after swap foo contains:
a->4
b->5
size of foo: 2
after swap bar contains:
x->1
y->2
z->3
size of bar: 3
map::get_allocator()函数 功能：返回map的配置器
#include<iostream>
#include<map>
using namespace std;
int main(){
//map::get_allocator()函数 功能：返回map的配置器
int psize;
map<char,int>mymap;
pair<const char,int>* p;
//allocate an array of 5 elements using mamap's allocate
p=mymap.get_allocator().allocate(5);
psize=(int)sizeof(map<char,int>::value_type)*5;
cout<<"the allocated array has a size of "<<psize<<" bytes"<<endl;
mymap.get_allocator().deallocate(p,5);
}
运行结果
the allocated array has a size of 40 bytes
may::key_comp()函数 功能：返回比较元素key的函数
#include<iostream>
#include<map>
using namespace std;
int main(){
//may::key_comp()函数 功能：返回比较元素key的函数
map<char,int>mymap;
map<char,int>::key_compare mycomp;
map<char,int>::iterator it;
char highest;
mycomp=mymap.key_comp();
mymap['a']=1;
mymap['b']=3;
mymap['c']=4;
mymap['d']=5;
mymap['e']=2;
cout<<"mymap contains:"<<endl;
highest=mymap.rbegin()->first;//key value of last element
it=mymap.begin();
do{
cout<<(*it).first<<"->"<<(*it).second<<endl;
}while(mycomp((*it++).first,highest));
cout<<endl;
}
运行结果
mymap contains:
a->1
b->3
c->4
d->5
e->2
map::value_comp()函数 功能：返回比较元素value的函数
#include<iostream>
#include<map>
using namespace std;
int main(){
//map::value_comp()函数 功能：返回比较元素value的函数
map<char,int>mymap;
map<char,int>::iterator it;
pair<char,int>highest;
mymap['x']=2000;
mymap['y']=2001;
mymap['z']=2002;
cout<<"mymap contains:"<<endl;
highest=*mymap.rbegin();//last element
it=mymap.begin();
do{
cout<<(*it).first<<"->"<<(*it).second<<endl;
}while(mymap.value_comp()(*it++,highest));
}
运行结果
mymap contains:
x->2000
y->2001
z->2002
map::lower_bound()函数 功能：返回键值大于等于(>=)给定元素的第一个位置
map::upper_bound()函数 功能：返回键值大于(>)给定元素的第一个位置
#include<iostream>
#include<map>
using namespace std;
int main(){
//map::lower_bound()函数 功能：返回键值大于等于(>=)给定元素的第一个位置
//map::upper_bound()函数 功能：返回键值大于(>)给定元素的第一个位置
map<char,int>mymap;
map<char,int>::iterator it,itlow,itup;
mymap['a']=20;
mymap['b']=40;
mymap['c']=60;
mymap['d']=80;
mymap['e']=100;
mymap['f']=120;
mymap['g']=140;
itlow=mymap.lower_bound('b');//itlow points to b
itup=mymap.upper_bound('d');//itup points to e (not d!)
mymap.erase(itlow,itup);//erases [itlow,itup)
//print content:
for(it=mymap.begin();it!=mymap.end();it++){
cout<<(*it).first<<"->"<<(*it).second<<endl;
}
}
运行结果
a->20
e->100
f->120
g->140
map::max_size()函数 功能：返回可以容纳的最大元素个数
#include<iostream>
#include<map>
using namespace std;
int main(){
//map::max_size()函数 功能：返回可以容纳的最大元素个数
map<int,int>mymap;
if(mymap.max_size()>1000){
for(int i=0;i<10;i++)mymap[i]=1;
cout<<"the map contains 10 elements \n";
}
else cout<<"the map could not hold 1000 elements\n";
cout<<"mymap contains: ";
map<int,int>::iterator it;
for(it=mymap.begin();it!=mymap.end();it++){
cout<<(*it).first<<" "<<(*it).second<<endl;
}
}
运行结果
the map contains 10 elements
mymap contains: 0 1
1 1
2 1
3 1
4 1
5 1
6 1
7 1
8 1
9 1
map::equal_range()函数 功能：返回map中与给定值相等的上下限的两个迭代器
#include<iostream>
#include<map>
using namespace std;
int main(){
//map::equal_range()函数 功能：返回map中与给定值相等的上下限的两个迭代器
//左闭右开
map<char,int>mymap;
pair<map<char,int>::iterator,map<char,int>::iterator>ret;
mymap['a']=1;
mymap['b']=2;
mymap['e']=4;
mymap['c']=3;
ret=mymap.equal_range('b');
cout<<"lower bound points to : ";
cout<<ret.first->first<<" ->"<<ret.first->second<<endl;
cout<<"upper bound points to : ";
cout<<ret.second->first<<" ->"<<ret.second->second<<endl;
}
运行结果
lower bound points to : b ->2
upper bound points to : c ->3
multimap::count()函数 与map::count()有区别
#include<iostream>
#include<map>
using namespace std;
int main(){
//multimap::count()函数 与map::count()有区别
map<char,int>mymap;
mymap['a']=1;
mymap['a']=2;
mymap['a']=3;
cout<<"map count 'a'"<<mymap.count('a')<<endl;//只输出1
multimap<char,int>mymultim;
mymultim.insert(pair<char,int>('a',1));
mymultim.insert(pair<char,int>('a',2));
mymultim.insert(pair<char,int>('a',3));
cout<<"multimap count 'a'"<<mymultim.count('a')<<endl;//输出3
multimap<char,int>mymm;
multimap<char,int>::iterator it;
char c;
mymm.insert(pair<char,int>('x',1));
mymm.insert(pair<char,int>('y',2));
mymm.insert(pair<char,int>('y',3));
mymm.insert(pair<char,int>('y',4));
mymm.insert(pair<char,int>('z',5));
mymm.insert(pair<char,int>('z',6));
mymm.insert(pair<char,int>('y',1));
mymm.insert(pair<char,int>('z',1));
for(c='x';c<='z';c++){
cout<<"there are "<<(int)mymm.count(c);
cout<<" elements with key "<<c<<" :";
for(it=mymm.equal_range(c).first;it!=mymm.equal_range(c).second;++it)
cout<<" "<<(*it).second;
cout<<endl;
}
}
运行结果
map count 'a'1
multimap count 'a'3
there are 1 elements with key x : 1
there are 4 elements with key y : 2 3 4 1
there are 3 elements with key z : 5 6 1
参考文献：《The Annotated STL Sources》侯捷
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