技术标签: map容器 c++ STL Map 数据结构 算法与数据结构
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。
1、map简介
map是一类关联式容器。它的特点是增加和删除节点对迭代器的影响很小,除了那个操作节点,对其他的节点都没有什么影响。
对于迭代器来说,可以修改实值,而不能修改key。
2、map的功能
自动建立Key - value的对应。key 和 value可以是任意你需要的类型。
根据key值快速查找记录,查找的复杂度基本是Log(N),如果有1000个记录,最多查找10次,1,000,000个记录,最多查找20次。
快速插入Key -Value 记录。
快速删除记录
根据Key 修改value记录。
遍历所有记录。
3、使用map
使用map得包含map类所在的头文件
#include <map> //注意,STL头文件没有扩展名.h
map对象是模板类,需要关键字和存储对象两个模板参数:
std:map<int,string> personnel;
这样就定义了一个用int作为索引,并拥有相关联的指向string的指针.
为了使用方便,可以对模板类进行一下类型定义,
typedef map<int,CString> UDT_MAP_INT_CSTRING;
UDT_MAP_INT_CSTRING enumMap;
4、 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:
map<int, string> mapStudent;
5、 数据的插入
在构造map容器后,我们就可以往里面插入数据了。这里讲三种插入数据的方法:
第一种:用insert函数插入pair数据,下面举例说明(以下代码虽然是随手写的,应该可以在VC和GCC下编译通过,大家可以运行下看什么效果,在VC下请加入这条语句,屏蔽4786警告 #pragma warning (disable:4786) )
//数据的插入--第一种:用insert函数插入pair数据
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
map<int, string> mapStudent;
mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));
mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two"));
mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three"));
map<int, string>::iterator iter;
for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
cout<<iter->first<<' '<<iter->second<<endl;
}
第二种:用insert函数插入value_type数据,下面举例说明
//第二种:用insert函数插入value_type数据,下面举例说明
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
map<int, string> mapStudent;
mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, "student_one"));
mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (2, "student_two"));
mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (3, "student_three"));
map<int, string>::iterator iter;
for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
cout<<iter->first<<' '<<iter->second<<endl;
}
//第三种:用数组方式插入数据,下面举例说明
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
map<int, string> mapStudent;
mapStudent[1] = "student_one";
mapStudent[2] = "student_two";
mapStudent[3] = "student_three";
map<int, string>::iterator iter;
for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
cout<<iter->first<<' '<<iter->second<<endl;
}
以上三种用法,虽然都可以实现数据的插入,但是它们是有区别的,当然了第一种和第二种在效果上是完成一样的,用insert函数插入数据,在数据的 插入上涉及到集合的唯一性这个概念,即当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
mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, "student_one"));
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
pair<map<int, string>::iterator, bool> Insert_Pair;
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
//验证插入函数的作用效果
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
map<int, string> mapStudent;
pair<map<int, string>::iterator, bool> Insert_Pair;
Insert_Pair = mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));
if(Insert_Pair.second == true)
cout<<"Insert Successfully"<<endl;
else
cout<<"Insert Failure"<<endl;
Insert_Pair = mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_two"));
if(Insert_Pair.second == true)
cout<<"Insert Successfully"<<endl;
else
cout<<"Insert Failure"<<endl;
map<int, string>::iterator iter;
for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
cout<<iter->first<<' '<<iter->second<<endl;
}
//验证数组形式插入数据的效果
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
map<int, string> mapStudent;
mapStudent[1] = "student_one";
mapStudent[1] = "student_two";
mapStudent[2] = "student_three";
map<int, string>::iterator iter;
for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
cout<<iter->first<<' '<<iter->second<<endl;
}
6、 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:
Int nSize = mapStudent.size();
7、 数据的遍历
这里也提供三种方法,对map进行遍历
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
//第二种,利用反向迭代器
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
map<int, string> mapStudent;
mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));
mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two"));
mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three"));
map<int, string>::reverse_iterator iter;
for(iter = mapStudent.rbegin(); iter != mapStudent.rend(); iter++)
cout<<iter->first<<" "<<iter->second<<endl;
}
第三种,用数组的形式,程序说明如下:
//第三种:用数组方式,程序说明如下
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
map<int, string> mapStudent;
mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));
mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two"));
mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three"));
int nSize = mapStudent.size();
//此处应注意,应该是 for(int nindex = 1; nindex <= nSize; nindex++)
//而不是 for(int nindex = 0; nindex < nSize; nindex++)
for(int nindex = 1; nindex <= nSize; nindex++)
cout<<mapStudent[nindex]<<endl;
}
8、 查找并获取map中的元素(包括判定这个关键字是否在map中出现)
在这里我们将体会,map在数据插入时保证有序的好处。
要判定一个数据(关键字)是否在map中出现的方法比较多,这里标题虽然是数据的查找,在这里将穿插着大量的map基本用法。
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。查找map中是否包含某个关键字条目用find()方法,传入的参数是要查找的key,在这里需要提到的是begin()和end()两个成员,
分别代表map对象中第一个条目和最后一个条目,这两个数据的类型是iterator.
程序说明
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
map<int, string> mapStudent;
mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));
mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two"));
mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three"));
map<int, string>::iterator iter;
iter = mapStudent.find(1);
if(iter != mapStudent.end())
cout<<"Find, the value is "<<iter->second<<endl;
else
cout<<"Do not Find"<<endl;
return 0;
}
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
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
map<int, string> mapStudent;
mapStudent[1] = "student_one";
mapStudent[3] = "student_three";
mapStudent[5] = "student_five";
map<int, string>::iterator iter;
iter = mapStudent.lower_bound(1);
//返回的是下界1的迭代器
cout<<iter->second<<endl;
iter = mapStudent.lower_bound(2);
//返回的是下界3的迭代器
cout<<iter->second<<endl;
iter = mapStudent.lower_bound(3);
//返回的是下界3的迭代器
cout<<iter->second<<endl;
iter = mapStudent.upper_bound(2);
//返回的是上界3的迭代器
cout<<iter->second<<endl;
iter = mapStudent.upper_bound(3);
//返回的是上界5的迭代器
cout<<iter->second<<endl;
pair<map<int, string>::iterator, map<int, string>::iterator> mappair;
mappair = mapStudent.equal_range(2);
if(mappair.first == mappair.second)
cout<<"Do not Find"<<endl;
else
cout<<"Find"<<endl;
mappair = mapStudent.equal_range(3);
if(mappair.first == mappair.second)
cout<<"Do not Find"<<endl;
else
cout<<"Find"<<endl;
return 0;
}
移除某个map中某个条目用erase()
该成员方法的定义如下:
iterator erase(iterator it);//通过一个条目对象删除
iterator erase(iterator first,iterator last)//删除一个范围
size_type erase(const Key&key);//通过关键字删除
clear()就相当于enumMap.erase(enumMap.begin(),enumMap.end());
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
map<int, string> mapStudent;
mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));
mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two"));
mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three"));
//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
//如果要删除1,用迭代器删除
map<int, string>::iterator iter;
iter = mapStudent.find(1);
mapStudent.erase(iter);
//如果要删除1,用关键字删除
int n = mapStudent.erase(1);//如果删除了会返回1,否则返回0
//用迭代器,成片的删除
//一下代码把整个map清空
mapStudent.erase( mapStudent.begin(), mapStudent.end() );
//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
//自个加上遍历代码,打印输出吧
}
map中的swap不是一个容器中的元素交换,而是两个容器所有元素的交换。
11、 排序 · map中的sort问题
map中的元素是自动按Key升序排序,所以不能对map用sort函数;
这里要讲的是一点比较高深的用法了,排序问题,STL中默认是采用小于号来排序的,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:小于号重载,程序举例。
#include <iostream>
#include <string>
#include <map>
using namespace std;
typedef struct tagStudentinfo
{
int niD;
string strName;
bool operator < (tagStudentinfo const& _A) const
{ //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
if(niD < _A.niD) return true;
if(niD == _A.niD)
return strName.compare(_A.strName) < 0;
return false;
}
}Studentinfo, *PStudentinfo; //学生信息
int main()
{
int nSize; //用学生信息映射分数
map<Studentinfo, int>mapStudent;
map<Studentinfo, int>::iterator iter;
Studentinfo studentinfo;
studentinfo.niD = 1;
studentinfo.strName = "student_one";
mapStudent.insert(pair<Studentinfo, int>(studentinfo, 90));
studentinfo.niD = 2;
studentinfo.strName = "student_two";
mapStudent.insert(pair<Studentinfo, int>(studentinfo, 80));
for (iter=mapStudent.begin(); iter!=mapStudent.end(); iter++)
cout<<iter->first.niD<<' '<<iter->first.strName<<' '<<iter->second<<endl;
return 0;
}
//第二种:仿函数的应用,这个时候结构体中没有直接的小于号重载,程序说明
#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
using namespace std;
typedef struct tagStudentinfo
{
int niD;
string strName;
}Studentinfo, *PStudentinfo; //学生信息
class sort
{
public:
bool operator() (Studentinfo const &_A, Studentinfo const &_B) const
{
if(_A.niD < _B.niD)
return true;
if(_A.niD == _B.niD)
return _A.strName.compare(_B.strName) < 0;
return false;
}
};
int main()
{ //用学生信息映射分数
map<Studentinfo, int, sort>mapStudent;
map<Studentinfo, int>::iterator iter;
Studentinfo studentinfo;
studentinfo.niD = 1;
studentinfo.strName = "student_one";
mapStudent.insert(pair<Studentinfo, int>(studentinfo, 90));
studentinfo.niD = 2;
studentinfo.strName = "student_two";
mapStudent.insert(pair<Studentinfo, int>(studentinfo, 80));
for (iter=mapStudent.begin(); iter!=mapStudent.end(); iter++)
cout<<iter->first.niD<<' '<<iter->first.strName<<' '<<iter->second<<endl;
}
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。
下面说下,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 很费内存了吧,不说了……
12、
map的基本操作函数:
C++ maps是一种关联式容器,包含“关键字/值”对
begin() 返回指向map头部的迭代器
clear() 删除所有元素
count() 返回指定元素出现的次数
empty() 如果map为空则返回true
end() 返回指向map末尾的迭代器
equal_range() 返回特殊条目的迭代器对
erase() 删除一个元素
find() 查找一个元素
get_allocator() 返回map的配置器
insert() 插入元素
key_comp() 返回比较元素key的函数
lower_bound() 返回键值>=给定元素的第一个位置
max_size() 返回可以容纳的最大元素个数
rbegin() 返回一个指向map尾部的逆向迭代器
rend() 返回一个指向map头部的逆向迭代器
size() 返回map中元素的个数
swap() 交换两个map
upper_bound() 返回键值>给定元素的第一个位置
value_comp() 返回比较元素value的函数
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http://blog.csdn.net/uqapuqap/archive/2009/08/14/4448067.aspx,http://www.360doc.com/content/13/0912/18/3373961_314006267.shtml#
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