C++ 标准模板库（STL）——map的使用

目录

一、描述

二、定义和初始化

三、插入元素

1、insert方式插入、[ ] 方式插入、 emplace方式插入

2、其他方式插入元素

四、查找元素

1、使用find函数

2、使用count函数

五、删除元素

六、修改元素

七、遍历元素

八、其他用法

1、进阶用法，自定义比较函数

2、使用equal_range和count

九、总结

---

一、描述

C++ STL (Standard Template Library) 中的 map 是一个关联容器，用于存储键值对（key-value pairs），并且这些键值对是按照键的排序顺序存储的。map 内部通常实现为红黑树（一种自平衡二叉查找树），这使得插入、删除和查找操作的时间复杂度都为 O(log n)。

二、定义和初始化

使用std::map 来访问，如果头部信息包含 using namespace std；则不需要std::，可以直接使用map<xx, yy>，  xx 和 yy 是变量，可以是同一类型，也可以不是同一类型；

#include <map>
#include <string>

// 定义一个空的map，键为int类型，值为string类型
std::map<int, std::string> myMap;

// 使用初始化列表来定义并初始化map
std::map<int, std::string> myMap = {{1, "one"}, {2, "two"}, {3, "three"}};

三、插入元素

1、insert方式插入、[ ] 方式插入、 emplace方式插入

// 如果键不存在，则插入新元素；如果存在，则更新对应的值
myMap[4] = "four"; 

// 插入新的键值对
myMap.insert({5, "five"}); 

// 直接在map中构造新的元素
myMap.emplace(6, "six"); 

2、其他方式插入元素

#include <iostream>
#include <map>

int main()
{
    std::map<int, std::string> myMap;

    // 插入单个元素
    myMap.insert(std::make_pair(1, "one"));

    // 插入时使用结构化绑定（C++17 及以上）
    auto [iterator, success] = myMap.insert({2, "two"});
    if (success)
    {
        std::cout << "Insertion successful: " << iterator->first << " => " << iterator->second << std::endl;
    }
    else
    {
        std::cout << "Insertion failed, key already exists" << std::endl;
    }

    // 使用返回的迭代器
    auto result = myMap.insert({3, "three"});
    std::cout << "Inserted key: " << result.first->first << ", value: " << result.first->second << std::endl;

    return 0;
}

四、查找元素

1、使用find函数

使用find方法进行查找对应的元素

// 返回一个迭代器指向键为3的元素
auto it = myMap.find(3); 

if (it != myMap.end())
{
    std::cout << "Key 3 has value: " << it->second << '\n';
}
else
{
    std::cout << "Key 3 is not in the map.\n";
}

2、使用count函数

使用 count 方法进行查找，count 方法返回键出现的次数（对于 std::map，这个值要么是 0，要么是 1）

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

int main()
{
    map<int, string> myMap = {{1, "one"}, {2, "two"}};

    // 查找key对应的个数
    if (myMap.count(2))
    {
        cout << "Key 2 exists in the map" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "Key 2 does not exist in the map" << endl;
    }

    return 0;
}

五、删除元素

erase函数

// 根据键删除元素
myMap.erase(3); 

// 根据迭代器删除元素
myMap.erase(it); 

// 清空整个map
myMap.clear(); 

完整代码

#include <iostream>
#include <map>

int main()
{
    std::map<int, std::string> myMap = {{1, "one"}, {2, "two"}, {3, "three"}};

    // 根据键删除
    myMap.erase(2);

    // 根据迭代器删除
    auto it = myMap.find(3);
    if (it != myMap.end())
    {
        myMap.erase(it);
    }

    // 删除一个范围内的元素（删除所有）
    myMap.erase(myMap.begin(), myMap.end());

    return 0;
}

六、修改元素

可以通过键直接访问元素并修改其值

#include <iostream>
#include <map>

int main()
{
    std::map<int, std::string> myMap = {{1, "one"}, {2, "two"}};

    // 修改元素值
    myMap[1] = "one updated";

    std::cout << "Key: 1, Value: " << myMap[1] << std::endl;

    return 0;
}

七、遍历元素

for (const auto& pair : myMap)
{
    std::cout << "Key: " << pair.first << ", Value: " << pair.second << '\n';
}

// 或者使用迭代器
for (auto it = myMap.begin(); it != myMap.end(); ++it)
{
    std::cout << "Key: " << it->first << ", Value: " << it->second << '\n';
}

八、其他用法

1、进阶用法，自定义比较函数

• 如果你希望以不同的方式排序键，可以提供一个自定义的比较函数或对象给 map

struct customCompare
{
    bool operator()(const int& lhs, const int& rhs) const
    {
        return lhs > rhs; // 降序排序
    }
};

std::map<int, std::string, customCompare> myCustomMap;

2、使用equal_range和count

• equal_range(key)：返回一对迭代器，分别指向第一个不小于key的元素和第一个大于key的元素。
• count(key)：返回指定键出现的次数。对于 map 和 multimap，这个值总是0或1，但对于 multiset 和 multimap 可能大于1。

auto range = myMap.equal_range(2);
for (auto it = range.first; it != range.second; ++it)
{
    std::cout << "Key: " << it->first << ", Value: " << it->second << '\n';
}

int num = myMap.count(2); // 检查键2是否存在

九、总结

1、注意事项

• map 中的键是唯一的，如果你需要存储具有相同键的多个元素，应该考虑使用 multimap。
• 插入和删除操作可能会导致迭代器失效，尤其是在插入新元素时，如果新元素的插入位置位于已有的元素之前，那么所有指向后续元素的迭代器都会失效。
• 插入：可以使用 insert 或 operator[]。
• 删除：使用 erase。
• 修改：通过键直接访问元素并修改其值。
• 查找：使用 find、count 或 operator[]。
• 这些是 std::map 的基本操作，掌握这些操作可以高效地管理键值对数据