C++STL之map详解_c++ stl map

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6. map

6.1 介绍

映射类似于函数的对应关系，每个x对应一个y，而map是每个键对应一个值。会python的朋友学习后就会知道这和python的字典非常类似。

比如说：学习 对应 看书，学习 是键，看书 是值。
学习->看书
玩耍 对应 打游戏，玩耍 是键，打游戏 是值。
玩耍->打游戏

//头文件
#include<map>
//初始化定义
map<string, string> mp;
map<string, int> mp;
map<int, node> mp;//node是结构体类型
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map特性：map会按照键的顺序从小到大自动排序，键的类型必须可以比较大小

6.2 函数方法

6.2.1 函数方法

6.2.2 注意点

下面说明部分函数方法的注意点

注意：
查找元素是否存在时，可以使用
①mp.find() ② mp.count() ③ mp[key]
但是第三种情况，如果不存在对应的key时，会自动创建一个键值对（产生一个额外的键值对空间）
所以为了不增加额外的空间负担，最好使用前两种方法

6.2.3 迭代器进行正反向遍历

• mp.begin()和mp.end()用法：

用于正向遍历map

map<int,int> mp;
mp[1] = 2;
mp[2] = 3;
mp[3] = 4;
auto it = mp.begin();
while(it != mp.end()) {
	cout << it->first << " " << it->second << "\n";
	it ++;
}
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结果：

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• mp.rbegin()和mp.rend()

用于逆向遍历map

map<int,int> mp;
mp[1] = 2;
mp[2] = 3;
mp[3] = 4;
auto it = mp.rbegin();
while(it != mp.rend()) {
	cout << it->first << " " << it->second << "\n";
	it ++;
}
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结果：

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1 2
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6.2.4 二分查找

二分查找lower_bound() upper_bound()

map的二分查找以第一个元素（即键为准），对键进行二分查找
返回值为map迭代器类型

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
	map<int, int> m{{1, 2}, {2, 2}, {1, 2}, {8, 2}, {6, 2}};//有序
	map<int, int>::iterator it1 = m.lower_bound(2);
	cout << it1->first << "\n";//it1->first=2
	map<int, int>::iterator it2 = m.upper_bound(2);
	cout << it2->first << "\n";//it2->first=6
	return 0;
}

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6.3 添加元素

//先声明
map<string, string> mp;
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• 方式一：

mp["学习"] = "看书";
mp["玩耍"] = "打游戏";
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• 方式二：插入元素构造键值对

mp.insert(make_pair("vegetable","蔬菜"));
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• 方式三：

mp.insert(pair<string,string>("fruit","水果"));
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• 方式四:

mp.insert({"hahaha","wawawa"});
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6.4 访问元素

6.4.1 下标访问

(大部分情况用于访问单个元素)

mp["菜哇菜"] = "强哇强";
cout << mp["菜哇菜"] << "\n";//只是简写的一个例子，程序并不完整
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6.4.2 遍历访问

• 方式一：迭代器访问

map<string,string>::iterator it;
for(it = mp.begin(); it != mp.end(); it++) {
	//      键                 值 
	// it是结构体指针访问所以要用 -> 访问
	cout << it->first << " " << it->second << "\n";
	//*it是结构体变量 访问要用 . 访问
	//cout<<(*it).first<<" "<<(*it).second;
}
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• 方式二：智能指针访问

for(auto i : mp)
cout << i.first << " " << i.second << endl;//键，值
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• 方式三：对指定单个元素访问

map<char,int>::iterator it = mp.find('a');
cout << it -> first << " " <<  it->second << "\n";
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• 方式四：c++17特性才具有

for(auto [x, y] : mp)
	cout << x << " " << y << "\n";
//x,y对应键和值
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6.5 与unordered_map的比较

这里就不单开一个大目录讲unordered_map了，直接在map里面讲了。

6.5.1 内部实现原理

map：内部用红黑树实现，具有自动排序（按键从小到大）功能。

unordered_map：内部用哈希表实现，内部元素无序杂乱。

6.5.2 效率比较

map：

• 优点：内部用红黑树实现，内部元素具有有序性，查询删除等操作复杂度为$O(logN)$

• 缺点：占用空间，红黑树里每个节点需要保存父子节点和红黑性质等信息，空间占用较大。

unordered_map：

• 优点：内部用哈希表实现，查找速度非常快（适用于大量的查询操作）。
• 缺点：建立哈希表比较耗时。

两者方法函数基本一样，差别不大。

注意：

• 随着内部元素越来越多，两种容器的插入删除查询操作的时间都会逐渐变大，效率逐渐变低。

• 使用[]查找元素时，如果元素不存在，两种容器都是创建一个空的元素；如果存在，会正常索引对应的值。所以如果查询过多的不存在的元素值，容器内部会创建大量的空的键值对，后续查询创建删除效率会大大降低。

• 查询容器内部元素的最优方法是：先判断存在与否，再索引对应值（适用于这两种容器）

  // 以 map 为例
  map<int, int> mp;
  int x = 999999999;
  if(mp.count(x)) // 此处判断是否存在x这个键
      cout << mp[x] << "\n";   // 只有存在才会索引对应的值，避免不存在x时多余空元素的创建
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另外：

还有一种映射：multimap

键可以重复，即一个键对应多个值，如要了解，可以自行搜索。

如要获取所有内容的PDF文件，请在公众号【行码棋】回复【STL】获取，非常抱歉了。
Update：2023-12-11更新PDF文件