C++标准库之关联容器(C++ Primer)

一、关联容器

map\multimap  set\multiset  关联容器是通过红黑树来实现的。

1、关联容器的初始化

• 默认初始化
• 拷贝初始化（或者为一个容器的迭代器区间）
• 初始化列表初始化

2、关键字类型的要求

• 关键字类型定义一个“行为正常”的<运算符；
• 通过制定行为正常的comp函数：multiset<Sales_data, decltype(compareIsbn)*> bookstore(compareIsbn);

3、pair类型

定义在utility头文件中，含有first和second两个public数据成员

• 初始化
  pair<T1,T2> p; //默认初始化
  pair<T1,T2> p(v1,v2); pair<T1,T2> p = {v1,v2}; //用v1，v2分别初始化first和second成员
  pair<T1,T2> p = make_pair(v1,v2);
• p.first和p.second返回 p中第一个和第二个数据成员；即数据成员是public的
• 关系运算：先比较first，在first相等的情况下，再比较second，得出最终的关系

4、关联容器的操作

4.1 关联容器额外的类型别名

• key_type //关键字类型
• mapped_type //map专有，map中pair的second成员类型
• value_type //map的value_type是一个pair，我们可以改变pair的值但不能改变关键字成员的值；set的value_type就是key_type
• set的迭代器是const的。
• 我们通常不对关联容器使用泛型算法；在实际编程中，如果我们对一个关联容器使用算法，要么把它当做一个源序列，要么当做一个目的序列
• 关联容器支持begin和end；关联容器中的数据是按照关键字升序排列的

4.2 添加元素

• c.insert(v);
• c.emplace(args);
• c.insert(beg, end);
• c.insert(il);
• c.insert(p,v);
• c.emplace(p,v);
  添加单一元素的insert和emplace返回一个pair；pair的first成员是一个迭代器，指向给定关键字的元素；second成员是一个bool，指出是否插入成功。

4.3 删除元素

• c.erase§; c.erase(b,e); //这是容器通用版本，返回删除元素后的位置
• c.erase(k); //k是key_type,返回删除的元素的数量

4.4 map的下标操作

返回类型是map_type的引用。

• 使用一个不在容器中关键字作为下标，会添加一个具有此关键字的元素到map中。
• c.at(k); //与顺序容器中的行为一致。

4.5 访问元素

lower_bound和upper_bound不适用于无序容器

• c.find(k); //返回一个迭代器，指向第一个关键字为k的元素
• c.count(k); //返回关键字为k的元素的数量
• c.lower_bound(k); //返回一个迭代器，指向第一个关键字不小于k的元素
• c.upper_bound(k); //返回一个迭代器，指向第一个关键字大于k的元素
• c.equal_bound(k); //返回一个迭代器pair，表示关键字等于k的集合
• lower_bound返回的迭代器可能指向一个具有给定关键字的元素，但也可能不指向。如果关键字不在容器中，则low_bound会返回关键字的第一个安全插入点——不影响容器中元素顺序的插入点。如果low_bound和upper_bound返回相同的迭代器，则给定关键字不在容器中。

二、无序容器

unordered_map\unordered_multimap  unordered_set\unordered_multiset

1 如果关键字类型固有就是无序的，或者性能测试发现问题可以用哈希技术解决，就可以使用无序容器。
2 无序容器在存储上组织为一组桶，每个桶有零个或多个元素。无序容器使用一个哈希函数将元素映射到桶。也就是使桶的容量大于等于冲突元素的数量，一个桶可能容纳几个哈希值的元素

1、无序容器的管理操作

（1）、桶接口

• c.bucket_count(); //正在使用的桶的数目
• c.max_bucket_count(); //容器能容纳的最多的桶的数量
• c.bucket_size(n); //第n个桶中有多少个元素
• c.bucket(k); //关键字为k的元素在哪个桶中

（2）、桶迭代

• local_iterator //可以用来访问桶中元素的迭代器类型
• const_local_iterator //const版本
• c.begin(n),c.end(n);
• c.cbegin(n), c.cend(n); //返回桶n的首元素迭代器和尾后迭代器

（3）、哈希策略

• c.load_factor(); //每个桶平均元素数量，返回float值
• c.max_load_factor(); //c试图维护的平均桶大小，返回float值。c会在需要时添加新桶，以使得load_factor <= max_load_factor
• c.rehash(n); //重组存储，使得bucket_count >= n且bucket_count > size / max_load_factor
• c.reserve(n); //重组存储，使得c可以保存n个元素且不必rehash

2、无序容器对关键字类型的要求

• 无序容器使用关键字类型的==运算符来比较元素
• 使用一个 hash<key_type> 类型的对象来生成每一个元素的哈希值。
• 标准库为内置类型（包括指针）、string类型、智能指针类型提供了hash模板。

//定义Sales_data类型的哈希函数
		size_t hasher(const Sales_data &sd)
		{
		    return std::hash<std::string>()(sd.isbn());
		}
		
		//定义Sales_data类型的相等性判断运算符函数
		bool eqOp(const Sales_data &lhs, const Sales_data &rhs)
		{
   			 return lhs.isbn() == rhs.isbn();
		}

		//无序容器类型要指明元素类型、哈希函数类型，相等性判定函数类型
		using SD_multiset = std::unordered_multiset<Sales_data, decltype(hasher)*, decltype(eqOp)*>;
		//无序容器的初始化，指明桶大小、哈希函数指针、相等性判定运算符指针
		SD_multiset bookstore(42, hasher, eqOp);