C++ STL中map的使用方法

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。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可能轻易描述，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：

1. map<int, string> mapStudent;

1.1 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：

1. map<int, string> mapStudent; 

1.2 元素插入

第一种：用insert函数插入pair数据

1. #include <map> 

2. …

3. map<int, string> mapStudent;

4. mapStudent.insert(make_pair(1, "student_one"));//最方便的写法

5. mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two")); 

6. mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (3, "student_three")); 

7. map<int, string>::iterator  iter; 

8. for(iter = mapStudent.begin(); iter!= mapStudent.end(); iter++) 

9. { 

10.      cout<<iter->first<<"  "<<iter->second<<endl; 

11. } 

 

第二种：用数组方式插入数据

1. #include <map> 

2. …

3. map<int, string> mapStudent; 

4. mapStudent[1] =  "student_one"; 

5. mapStudent[2] =  "student_two"; 

6. mapStudent[3] =  "student_three"; 

当map中有这个关键字时，insert操作是插入数据不了的，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

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

2. 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

1. Pair<map<int, string>::iterator, bool> Insert_Pair; 

2. 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。

下面给出完成代码，演示插入成功与否问题

1. #include <map> 

2. #include <string> 

3. #include <iostream> 

4. using namespace std; 

5. int main() 

6. { 

7.        map<int, string> mapStudent; 

8.        Pair<map<int, string>::iterator, bool>Insert_Pair; 

9.        Insert_Pair＝ mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one")); 

10.        Insert_Pair ＝ mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_two")); 

11.        If(Insert_Pair.second == true) 

12.        { 

13.               cout<<"Insert Successfully"<<endl; 

14.        } 

15.        Else 

16.        { 

17.               cout<<"Insert Failure"<<endl; 

18.        } 

19.        map<int, string>::iterator  iter; 

20. } 

1.3 map的大小

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：

1. int nSize = mapStudent.size(); 

1.4 元素遍历

这里也提供三种方法，对map进行遍

第一种：应用前向迭代器，上面举例程序中到处都是了，略过不表

第二种：应用反相迭代器，下面举例说明，要体会效果，请自个动手运行程序

1. #include <map> 

2. #include <string> 

3. #include <iostream> 

4. using namespace std; 

5. int main() 

6. { 

7.        map<int, string> mapStudent; 

8.        mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one")); 

9.        mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two")); 

10.        mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three")); 

11.        map<int, string>::reverse_iterator  iter; 

12.        for(iter = mapStudent.rbegin(); iter!= mapStudent.rend(); iter++) 

13.        { 

14.           cout<<iter->first<<"   "<<iter->second<<endl; 

15.        } 

16. } 

第三种：用数组方式，程序说明如下

1. #include <map> 

2. #include <string> 

3. #include <iostream> 

4. using namespace std; 

5. int main() 

6. { 

7.        map<int, string> mapStudent; 

8.        mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one")); 

9.        mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two")); 

10.        mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three")); 

11.        int nSize = mapStudent.size() 

12. //此处有误，应该是 for(int nIndex = 1; nIndex <= nSize; nIndex++)   

13. //by rainfish 

14.        for(int nIndex = 0; nIndex < nSize;nIndex++) 

15.        { 

16.            cout<<mapStudent[nIndex]<<end; 

17.        } 

18. } 

1.5 元素查找

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

1. #include <map> 

2. #include <string> 

3. #include <iostream> 

4. using namespace std; 

5. int main() 

6. { 

7.        map<int, string> mapStudent; 

8.        mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one")); 

9.        mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two")); 

10.        mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three")); 

11.        map<int,string>::iterator iter;  

12.        iter = mapStudent.find(1); 

13.        if(iter != mapStudent.end()) 

14.       { 

15.            cout<<"Find, the value is "<<iter->second<<endl; 

16.        } 

17.        else 

18.        { 

19.            cout<<"Do not Find"<<endl; 

20.        } 

21. } 

第三种：这个方法用来判定数据是否出现，是显得笨了点，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

1. #include <map> 

2. #include <string> 

3. #include <iostream> 

4. using namespace std; 

5. int main() 

6. { 

7.        map<int, string> mapStudent; 

8.        mapStudent[1]=  "student_one"; 

9.        mapStudent[3]=  "student_three"; 

10.        mapStudent[5] =  "student_five"; 

11.        map<int, string>::iterator  iter; 

12.        iter = mapStudent.lower_bound(2); 

13.       { 

14.        //返回的是下界3的迭代器 

15.        cout<<iter->second<<endl; 

16.        } 

17.        iter = mapStudent.lower_bound(3); 

18.        { 

19.        //返回的是下界3的迭代器 

20.        cout<<iter->second<<endl; 

21.        } 

22.         iter = mapStudent.upper_bound(2); 

23.        { 

24.        //返回的是上界3的迭代器 

25.         cout<<iter->second<<endl; 

26.        } 

27.        iter = mapStudent.upper_bound(3); 

28.       { 

29.        //返回的是上界5的迭代器 

30.        cout<<iter->second<<endl; 

31. } 

32.       Pair<map<int,string>::iterator, map<int, string>::iterator>mapPair; 

33.       mapPair = mapStudent.equal_range(2); 

34.      if(mapPair.first == mapPair.second) 

35.      { 

36.          cout<<"Donot Find"<<endl; 

37.       } 

38.        Else 

39.        { 

40.             cout<<"Find"<<endl; 

41.         } 

42. } 

1.6 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

1.7 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

1. #include <map> 

2. #include <string> 

3. #include <iostream> 

4. using namespace std; 

5. int main() 

6. { 

7.        map<int, string> mapStudent; 

8.        mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one")); 

9.        mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two")); 

10.        mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three")); 

11.        //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 

12.        //如果要删除1,用迭代器删除 

13.        map<int, string>::iterator iter; 

14.        iter = mapStudent.find(1); 

15.        mapStudent.erase(iter); 

16.        //如果要删除1，用关键字删除 

17.        int n = mapStudent.erase(1);//如果删除了会返回1，否则返回0 

18.        //用迭代器，成片的删除 

19.        //一下代码把整个map清空 

20.        mapStudent.earse(mapStudent.begin(), mapStudent.end()); 

21.        //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 

22.      //自个加上遍历代码，打印输出吧 

23. } 

1.8 类Key须有==/<

当key的类型T为类或struct时，T必须有运算符==和<。因为在插入时，需要<运算符确认正确的插入位置，在查找时，需要==运算符判断值是否相等。

STL中默认是采用小于号来排序的，所以，key的类型如果为类或struct时，该类型应该可以具有小于比较功能。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：小于号和等号重载，程序举例

1. class Student { 

2.        int      nID; 

3.        String   strName; 

4.        bool operator < (Student const& _A) const{

5.               //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 

6.               If(nID < _A.nID)  return true; 

7.               If(nID == _A.nID) return strName.compare(_A.strName) < 0; 

8.               return false; 

9.        } 

10.        bool operator == (studentconst& _A) const {

11.              return (nID == _A.nID) &&!strName.compare(_A.strName);

12.        }

13. }; 

第二种：通过函数对象提供小于号重载。程序说明

1. #include <map> 

2. #include <string> 

3. using namespace std; 

4. struct Student { 

5.        int      nID; 

6.        String   strName; 

7. };

8. bool operator == (student const& _A, studentconst& _B) const {

9.      return (_A.nID == _B.nID) &&!_A.strName.compare(_B.strName);

10.}

11. class sort { 

12.        Public: 

13.        bool operator() (StudentInfo const &_A, StudentInfo const&_B) const { 

14.               If(_A.nID < _B.nID) return true; 

15.               If(_A.nID == _B.nID) return _A.strName.compare(_B.strName) < 0; 

16.               Return false; 

17.        }

18. }; 

19. int main() { 

20.        //用学生信息映射分数 

21.        map<StudentInfo, int, sort>mapStudent; 

22.        StudentInfo studentInfo; 

23.        studentInfo.nID = 1; 

24.        studentInfo.strName = "student_one"; 

25.        mapStudent.insert(pair<StudentInfo, int>(studentInfo, 90)); 

26.        studentInfo.nID = 2; 

27.        studentInfo.strName = "student_two"; 

28.        mapStudent.insert(pair<StudentInfo, int>(studentInfo, 80)); 

29. } 

1.9  内存问题

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。

因此，如果key，value值占用空间比较小，那么，相对而言，map存在不小的内存开销

1.10  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。