C++STL树形结构的关联式容器

关联式容器

STL容器分为序列式容器和关联式容器
序列式容器包括vector、string、list、deque、forward_list等，因为其底层为线性序列的数据结构，里面存储的是元素本身
关联式容器也是用来存储数据的，与序列式容器不同的是，其里面存储的是<key, value>结构的键值对，在数据检索时比序列式容器效率更高

键值对

用来表示具有一一对应关系的一种结构，该结构中一般只包含两个成员变量key和value，key代表键值，value表示与key对应的信息

SGI-STL中关于键值对的定义

template <class _T1, class _T2>
struct pair 
{
  typedef _T1 first_type;
  typedef _T2 second_type;

  _T1 first;
  _T2 second;

  pair() 
      : first(_T1())
      , second(_T2()) 
  {}
  pair(const _T1& __a, const _T2& __b) 
      : first(__a)
      , second(__b) 
  {}
};

树形结构的关联式容器

树形结构的关联式容器主要有四种：map、set、multimap、multiset，这四种容器的共同点是：使用平衡搜索树（即红黑树）作为其底层结果，容器中的元素时一个有序的序列

map

简介

1、map是关联容器，它按照特定的次序（key来比较）存储由键值key和值value组合而成的元素
2、在map中，键值key通常用于排序和唯一的标识元素，而值value中存储与此键值key关联的内容。键值key和值value的类型可能不同，并且在map的内部，key与value通过成员类型value_type绑定在一起，为其去别名为pair：typedef pair value_type;
3、在内部，map中的元素总是按照键值key进行比较排序的
4、map中通过键值访问单个元素的速度通常比unordered容器慢，但map允许根据顺序对元素进行直接迭代（即对map中的元素进行迭代，可以得到一个有序的序列）
5、map支持下标访问符，即在[]中放入key，就可以找到与key对应的value
6、map通常被实现为二叉搜索树（更准确的说法为：二叉平衡搜索树（红黑树））

使用

map的模板参数说明

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::allocatoe_type
		   > class map;

key：键值对中key的类型
T：键值对中value的类型
Compare：比较器的类型，map中的元素是按照key来比较的，缺省状态下按照小于来比较，一般情况下（内置类型元素）该参数不需要传递，如果无法比较时（自定义类型），需要用户自己显式传递比较规则（一般情况下按照函数指针或者仿函数进行传递）
Alloc：通过空间配置器来申请底层空间，不需要用户传递，除非用户不想使用标准库提供的空间配置器

构造函数

函数声明	功能简介
map ( const Compare& comp = Compare(), const Allocator& = Allocator() );	构造一个空的map
template < class InputIterator > map ( InputIterator first, InputIterator last, const Compare& comp = Compare(), const Allocator& = Allocator() );	区间构造
map ( const map<Key,T,Compare,Allocator>& x );	拷贝构造函数

迭代器

函数声明	功能简介
iterator begin ();	返回第一个元素的位置
const_iterator begin () const;	返回第一个元素的const迭代器
iterator end ();	返回最后一个元素的下一个位置
const_iterator end () const;	返回最后一个元素的下一个位置的const迭代器
reverse_iterator rbegin();	返回第一个元素位置的反向迭代器即rend
const_reverse_iterator rbegin() const;	返回第一个元素位置的反向const迭代器
reverse_iterator rend();	返回最后一个元素的下一个位置的反向迭代器即rbegin
const_reverse_iterator rend() const;	返回最后一个元素的下一个位置的反向const迭代器

容量与元素访问

函数声明	功能简介
bool empty ( ) const;	检测map是否为空
size_type size() const;	返回map中有效元素的个数
T& operator[] ( const key_type& x );	返回与key对应的value，若key不存在时，用默认value与key构造键值对然后插入，返回该默认value

修改

函数声明	功能简介
pair<iterator,bool> insert ( const value_type& x );	在map中插入键值对x，返回值也是键值对：iterator代表新插入元素的位置，bool代表释放插入成功
iterator insert ( iterator position, const value_type& x );	在position位置插入值为x的键值对，返回该键值对在map中的位置，注意：元素不一定必须插在position位置，该位置只是一个参考
template < class InputIterator> void insert ( InputIterator first, InputIterator last );	在map中插入[first, last)区间中的元素
void erase ( iterator position );	删除position位置上的元素
size_type erase ( const key_type& x );	删除键值为x的元素
void erase ( iterator first, iterator last );	删除[first, last)区间中的元素
void swap ( map<Key,T,Compare,Allocator>& mp );	交换两个map中的元素
void clear ( );	将map中的元素清空
iterator find ( const key_type& x );	在map中插入key为x的元素，找到返回该元素的位置的迭代器 ，否则返回end
const_iterator find ( const key_type& x ) const;	在map中插入key为x的元素，找到返回该元素的位置的const迭代器 ，否则返回end
size_type count ( const key_type& x ) const;	返回key为x的键值在map中的个数，注意map中的key是唯一的，因为该函数的返回值要么为0，要么为1，因此也可以用该函数来检测一个key是否在map中

【总结】
1、map中的元素是键值对
2、map中的key是唯一的，并且不能修改
3、默认按照小于的方式对key进行比较
4、map中的元素如果用迭代器去遍历，可以得到一个有序的序列
5、map的底层为平衡搜索树（红黑树），查找效率比较高O(log₂N)
6、支持[]操作符，operator[]中实际进行插入查找

multimap

简介

1、multimap是关联式容器，它按照特定的顺序，存储由key和value映射成的键值对<key, value>，其中多个键值对之间的key是可以重复的
2、在multimap中，按照通常key排序唯一地表示元素，而映射的value存储与key关联的内容。key和value的类型可能不同，通过multimap内部的成员类型value_type组合在一起，value_type是组合key和value的键值对:
typedef pair<const Key, T> value_type;
3、在内部，multimap中的元素只是通过其内部比较对象，按照指定的特定严格弱排序标准对key进行排序
4、multimap通过key访问单个元素的速度通常比unordered_multimap容器慢，但是使用迭代器直接遍历multimap中的元素可以得到关于key有序的序列
5、multimap在底层用二叉搜索树（红黑树）实现
【注意】：
multimap和map唯一不同的就是：map中的key是唯一的，而multimap中的key是可以重复的

使用

multimap中的接口类似map
【注意】：
1、multimap中的key是可以重复的
2、multimap中的元素默认将key按照小于来比较
3、multimap中没有重载operator[]操作
4、使用时与map包含的头文件相同

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THE END