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C++中的STL中map用法詳解

阿新 • • 發佈：2020-11-24

Map是STL的一個關聯容器，它提供一對一（其中第一個可以稱為關鍵字，每個關鍵字只能在map中出現一次，第二個可能稱為該關鍵字的值）的資料處理能力，由於這個特性，它完成有可能在我們處理一對一資料的時候，在程式設計上提供快速通道。這裡說下map內部資料的組織，map內部自建一顆紅黑樹(一種非嚴格意義上的平衡二叉樹)，這顆樹具有對資料自動排序的功能，所以在map內部所有的資料都是有序的，後邊我們會見識到有序的好處。

1、map簡介

map是一類關聯式容器。它的特點是增加和刪除節點對迭代器的影響很小，除了那個操作節點，對其他的節點都沒有什麼影響。

對於迭代器來說，可以修改實值，而不能修改key。

2、map的功能

自動建立Key－ value的對應。key 和 value可以是任意你需要的型別。

根據key值快速查詢記錄，查詢的複雜度基本是Log(N)，如果有1000個記錄，最多查詢10次，1,000,000個記錄，最多查詢20次。

快速插入Key-Value記錄。

快速刪除記錄

根據Key修改value記錄。

遍歷所有記錄。

3、使用map

使用map得包含map類所在的標頭檔案

#include <map>//注意，STL標頭檔案沒有副檔名.h

map物件是模板類，需要關鍵字和儲存物件兩個模板引數：

std:map<int,string>personnel;

這樣就定義了一個用int作為索引,並擁有相關聯的指向string的指標.

為了使用方便，可以對模板類進行一下型別定義，

typedefmap<int,CString>UDT_MAP_INT_CSTRING;

UDT_MAP_INT_CSTRING enumMap;

4、map的建構函式

map共提供了6個建構函式，這塊涉及到記憶體分配器這些東西，略過不表，在下面我們將接觸到一些map的構造方法，這裡要說下的就是，我們通常用如下方法構造一個map：

map<int,string>mapStudent;

5、資料的插入

在構造map容器後，我們就可以往裡面插入資料了。這裡講三種插入資料的方法：

第一種：用insert函式插入pair資料，下面舉例說明(以下程式碼雖然是隨手寫的，應該可以在VC和GCC下編譯通過，大家可以執行下看什麼效果，在VC下請加入這條語句，遮蔽4786警告＃pragmawarning(disable:4786))

[cpp]view plaincopy
  1. //資料的插入--第一種：用insert函式插入pair資料
  2. #include<map>
  4. #include<string>
  6. #include<iostream>
  8. usingnamespacestd;
  10. intmain()
  12. {
  14. map<int,string>mapStudent;
  16. mapStudent.insert(pair<int,string>(1,"student_one"));
  18. mapStudent.insert(pair<int,string>(2,"student_two"));
  20. mapStudent.insert(pair<int,string>(3,"student_three"));
  22. map<int,string>::iteratoriter;
  24. for(iter=mapStudent.begin();iter!=mapStudent.end();iter++)
  26. cout<<iter->first<<''<<iter->second<<endl;
  28. }

第二種：用insert函式插入value_type資料，下面舉例說明

[cpp]view plaincopy
  1. //第二種：用insert函式插入value_type資料，下面舉例說明
  3. #include<map>
  5. #include<string>
  7. #include<iostream>
  9. usingnamespacestd;
  11. intmain()
  13. {
  15. map<int,string>mapStudent;
  17. mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(1,"student_one"));
  19. mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(2,"student_two"));
  21. mapStudent.insert(map<int,string>::value_type(3,"student_three"));
  23. map<int,string>::iteratoriter;
  25. for(iter=mapStudent.begin();iter!=mapStudent.end();iter++)
  27. cout<<iter->first<<''<<iter->second<<endl;
  29. }


第三種：用陣列方式插入資料，下面舉例說明

[cpp]view plaincopy
  1. //第三種：用陣列方式插入資料，下面舉例說明
  3. #include<map>
  5. #include<string>
  7. #include<iostream>
  9. usingnamespacestd;
  11. intmain()
  13. {
  15. map<int,string>mapStudent;
  17. mapStudent[1]="student_one";
  19. mapStudent[2]="student_two";
  21. mapStudent[3]="student_three";
  23. map<int,string>::iteratoriter;
  25. for(iter=mapStudent.begin();iter!=mapStudent.end();iter++)
  27. cout<<iter->first<<''<<iter->second<<endl;
  29. }

以上三種用法，雖然都可以實現資料的插入，但是它們是有區別的，當然了第一種和第二種在效果上是完成一樣的，用insert函式插入資料，在資料的插入上涉及到集合的唯一性這個概念，即當map中有這個關鍵字時，insert操作是插入資料不了的，但是用陣列方式就不同了，它可以覆蓋以前該關鍵字對應的值，用程式說明

mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, "student_one"));

mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, "student_two"));

上面這兩條語句執行後，map中1這個關鍵字對應的值是“student_one”，第二條語句並沒有生效，那麼這就涉及到我們怎麼知道insert語句是否插入成功的問題了，可以用pair來獲得是否插入成功，程式如下

pair<map<int, string>::iterator, bool> Insert_Pair;

Insert_Pair = mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, "student_one"));

我們通過pair的第二個變數來知道是否插入成功，它的第一個變數返回的是一個map的迭代器，如果插入成功的話Insert_Pair.second應該是true的，否則為false。

下面給出完成程式碼，演示插入成功與否問題

[cpp]view plaincopy
  1. //驗證插入函式的作用效果
  2. #include<map>
  4. #include<string>
  6. #include<iostream>
  8. usingnamespacestd;
  10. intmain()
  12. {
  14. map<int,string>mapStudent;
  16. pair<map<int,string>::iterator,bool>Insert_Pair;
  18. Insert_Pair=mapStudent.insert(pair<int,string>(1,"student_one"));
  20. if(Insert_Pair.second==true)
  22. cout<<"InsertSuccessfully"<<endl;
  24. else
  26. cout<<"InsertFailure"<<endl;
  28. Insert_Pair=mapStudent.insert(pair<int,string>(1,"student_two"));
  30. if(Insert_Pair.second==true)
  32. cout<<"InsertSuccessfully"<<endl;
  34. else
  36. cout<<"InsertFailure"<<endl;
  38. map<int,string>::iteratoriter;
  40. for(iter=mapStudent.begin();iter!=mapStudent.end();iter++)
  42. cout<<iter->first<<''<<iter->second<<endl;
  44. }


大家可以用如下程式，看下用陣列插入在資料覆蓋上的效果

[cpp]view plaincopy
  1. //驗證陣列形式插入資料的效果
  3. #include<map>
  5. #include<string>
  7. #include<iostream>
  9. usingnamespacestd;
  11. intmain()
  13. {
  15. map<int,string>mapStudent;
  17. mapStudent[1]="student_one";
  19. mapStudent[1]="student_two";
  21. mapStudent[2]="student_three";
  23. map<int,string>::iteratoriter;
  25. for(iter=mapStudent.begin();iter!=mapStudent.end();iter++)
  27. cout<<iter->first<<''<<iter->second<<endl;
  28. }

6、 map的大小

在往map裡面插入了資料，我們怎麼知道當前已經插入了多少資料呢，可以用size函式，用法如下：

Int nSize = mapStudent.size();

7、 資料的遍歷

這裡也提供三種方法，對map進行遍歷

第一種：應用前向迭代器，上面舉例程式中到處都是了，略過不表

第二種：應用反相迭代器，下面舉例說明，要體會效果，請自個動手執行程式

[cpp]view plaincopy
  1. //第二種，利用反向迭代器
  3. #include<map>
  5. #include<string>
  7. #include<iostream>
  9. usingnamespacestd;
  11. intmain()
  13. {
  15. map<int,string>mapStudent;
  17. mapStudent.insert(pair<int,string>(1,"student_one"));
  19. mapStudent.insert(pair<int,string>(2,"student_two"));
  21. mapStudent.insert(pair<int,string>(3,"student_three"));
  23. map<int,string>::reverse_iteratoriter;
  25. for(iter=mapStudent.rbegin();iter!=mapStudent.rend();iter++)
  27. cout<<iter->first<<""<<iter->second<<endl;
  29. }

第三種，用陣列的形式，程式說明如下：

[cpp]view plaincopy
  1. //第三種：用陣列方式，程式說明如下
  3. #include<map>
  5. #include<string>
  7. #include<iostream>
  9. usingnamespacestd;
  11. intmain()
  13. {
  15. map<int,string>mapStudent;
  17. mapStudent.insert(pair<int,string>(1,"student_one"));
  19. mapStudent.insert(pair<int,string>(2,"student_two"));
  21. mapStudent.insert(pair<int,string>(3,"student_three"));
  23. intnSize=mapStudent.size();
  25. //此處應注意，應該是for(intnindex=1;nindex<=nSize;nindex++)
  26. //而不是for(intnindex=0;nindex<nSize;nindex++)
  28. for(intnindex=1;nindex<=nSize;nindex++)
  30. cout<<mapStudent[nindex]<<endl;
  32. }

8、 查詢並獲取map中的元素（包括判定這個關鍵字是否在map中出現）

在這裡我們將體會，map在資料插入時保證有序的好處。

要判定一個數據（關鍵字）是否在map中出現的方法比較多，這裡標題雖然是資料的查詢，在這裡將穿插著大量的map基本用法。

這裡給出三種資料查詢方法

第一種：用count函式來判定關鍵字是否出現，其缺點是無法定位資料出現位置,由於map的特性，一對一的對映關係，就決定了count函式的返回值只有兩個，要麼是0，要麼是1，出現的情況，當然是返回1了

第二種：用find函式來定位資料出現位置，它返回的一個迭代器，當資料出現時，它返回資料所在位置的迭代器，如果map中沒有要查詢的資料，它返回的迭代器等於end函式返回的迭代器。

查詢map中是否包含某個關鍵字條目用find()方法，傳入的引數是要查詢的key，在這裡需要提到的是begin()和end()兩個成員，

分別代表map物件中第一個條目和最後一個條目，這兩個資料的型別是iterator.

程式說明

[cpp]view plaincopy
  1. #include<map>
  3. #include<string>
  5. #include<iostream>
  7. usingnamespacestd;
  9. intmain()
  11. {
  13. map<int,string>mapStudent;
  15. mapStudent.insert(pair<int,string>(1,"student_one"));
  17. mapStudent.insert(pair<int,string>(2,"student_two"));
  19. mapStudent.insert(pair<int,string>(3,"student_three"));
  21. map<int,string>::iteratoriter;
  23. iter=mapStudent.find(1);
  25. if(iter!=mapStudent.end())
  27. cout<<"Find,thevalueis"<<iter->second<<endl;
  29. else
  31. cout<<"DonotFind"<<endl;
  33. return0;
  34. }


通過map物件的方法獲取的iterator資料型別是一個std::pair物件，包括兩個資料 iterator->first和 iterator->second分別代表關鍵字和儲存的資料。

第三種：這個方法用來判定資料是否出現，是顯得笨了點，但是，我打算在這裡講解

lower_bound函式用法，這個函式用來返回要查詢關鍵字的下界(是一個迭代器)

upper_bound函式用法，這個函式用來返回要查詢關鍵字的上界(是一個迭代器)

例如：map中已經插入了1，2，3，4的話，如果lower_bound(2)的話，返回的2，而upper-bound（2）的話，返回的就是3

Equal_range函式返回一個pair，pair裡面第一個變數是Lower_bound返回的迭代器，pair裡面第二個迭代器是Upper_bound返回的迭代器，如果這兩個迭代器相等的話，則說明map中不出現這個關鍵字，

程式說明

[cpp]view plaincopy
  1. #include<map>
  3. #include<string>
  5. #include<iostream>
  7. usingnamespacestd;
  9. intmain()
  11. {
  13. map<int,string>mapStudent;
  15. mapStudent[1]="student_one";
  17. mapStudent[3]="student_three";
  19. mapStudent[5]="student_five";
  21. map<int,string>::iteratoriter;
  23. iter=mapStudent.lower_bound(1);
  25. //返回的是下界1的迭代器
  27. cout<<iter->second<<endl;
  29. iter=mapStudent.lower_bound(2);
  31. //返回的是下界3的迭代器
  33. cout<<iter->second<<endl;
  35. iter=mapStudent.lower_bound(3);
  37. //返回的是下界3的迭代器
  39. cout<<iter->second<<endl;
  41. iter=mapStudent.upper_bound(2);
  43. //返回的是上界3的迭代器
  45. cout<<iter->second<<endl;
  47. iter=mapStudent.upper_bound(3);
  49. //返回的是上界5的迭代器
  51. cout<<iter->second<<endl;
  53. pair<map<int,string>::iterator,map<int,string>::iterator>mappair;
  55. mappair=mapStudent.equal_range(2);
  57. if(mappair.first==mappair.second)
  59. cout<<"DonotFind"<<endl;
  61. else
  63. cout<<"Find"<<endl;
  65. mappair=mapStudent.equal_range(3);
  67. if(mappair.first==mappair.second)
  69. cout<<"DonotFind"<<endl;
  71. else
  73. cout<<"Find"<<endl;
  75. return0;
  76. }


9、從map中刪除元素

移除某個map中某個條目用erase（）

該成員方法的定義如下：

iterator erase（iterator it);//通過一個條目物件刪除

iterator erase（iterator first，iterator last）//刪除一個範圍

size_type erase(const Key&key);//通過關鍵字刪除

clear()就相當於enumMap.erase(enumMap.begin(),enumMap.end());

這裡要用到erase函式，它有三個過載了的函式，下面在例子中詳細說明它們的用法

[cpp]view plaincopy
  1. #include<map>
  3. #include<string>
  5. #include<iostream>
  7. usingnamespacestd;
  9. intmain()
  11. {
  13. map<int,string>mapStudent;
  15. mapStudent.insert(pair<int,string>(1,"student_one"));
  17. mapStudent.insert(pair<int,string>(2,"student_two"));
  19. mapStudent.insert(pair<int,string>(3,"student_three"));
  21. //如果你要演示輸出效果，請選擇以下的一種，你看到的效果會比較好
  23. //如果要刪除1,用迭代器刪除
  25. map<int,string>::iteratoriter;
  27. iter=mapStudent.find(1);
  29. mapStudent.erase(iter);
  31. //如果要刪除1，用關鍵字刪除
  33. intn=mapStudent.erase(1);//如果刪除了會返回1，否則返回0
  35. //用迭代器，成片的刪除
  37. //一下程式碼把整個map清空
  39. mapStudent.erase(mapStudent.begin(),mapStudent.end());
  41. //成片刪除要注意的是，也是STL的特性，刪除區間是一個前閉後開的集合
  43. //自個加上遍歷程式碼，列印輸出吧
  45. }


10、map中的swap用法

map中的swap不是一個容器中的元素交換，而是兩個容器所有元素的交換。

11、排序· map中的sort問題

map中的元素是自動按Key升序排序，所以不能對map用sort函式；

這裡要講的是一點比較高深的用法了,排序問題，STL中預設是採用小於號來排序的，以上程式碼在排序上是不存在任何問題的，因為上面的關鍵字是int型，它本身支援小於號運算，在一些特殊情況，比如關鍵字是一個結構體，涉及到排序就會出現問題，因為它沒有小於號操作，insert等函式在編譯的時候過不去，下面給出兩個方法解決這個問題。

第一種：小於號過載，程式舉例。

[cpp]view plaincopy
  1. #include<iostream>
  2. #include<string>
  3. #include<map>
  4. usingnamespacestd;
  6. typedefstructtagStudentinfo
  8. {
  10. intniD;
  12. stringstrName;
  14. booloperator<(tagStudentinfoconst&_A)const
  16. {//這個函式指定排序策略，按niD排序，如果niD相等的話，按strName排序
  18. if(niD<_A.niD)returntrue;
  20. if(niD==_A.niD)
  22. returnstrName.compare(_A.strName)<0;
  24. returnfalse;
  26. }
  28. }Studentinfo,*PStudentinfo;//學生資訊
  30. intmain()
  32. {
  34. intnSize;//用學生資訊對映分數
  36. map<Studentinfo,int>mapStudent;
  38. map<Studentinfo,int>::iteratoriter;
  40. Studentinfostudentinfo;
  42. studentinfo.niD=1;
  44. studentinfo.strName="student_one";
  46. mapStudent.insert(pair<Studentinfo,int>(studentinfo,90));
  48. studentinfo.niD=2;
  50. studentinfo.strName="student_two";
  52. mapStudent.insert(pair<Studentinfo,int>(studentinfo,80));
  54. for(iter=mapStudent.begin();iter!=mapStudent.end();iter++)
  56. cout<<iter->first.niD<<''<<iter->first.strName<<''<<iter->second<<endl;
  58. return0;
  59. }


第二種：仿函式的應用，這個時候結構體中沒有直接的小於號過載，程式說明

[cpp]view plaincopy
  1. //第二種：仿函式的應用，這個時候結構體中沒有直接的小於號過載，程式說明
  3. #include<iostream>
  5. #include<map>
  7. #include<string>
  9. usingnamespacestd;
  11. typedefstructtagStudentinfo
  13. {
  15. intniD;
  17. stringstrName;
  19. }Studentinfo,*PStudentinfo;//學生資訊
  21. classsort
  23. {
  25. public:
  27. booloperator()(Studentinfoconst&_A,Studentinfoconst&_B)const
  29. {
  31. if(_A.niD<_B.niD)
  33. returntrue;
  35. if(_A.niD==_B.niD)
  37. return_A.strName.compare(_B.strName)<0;
  39. returnfalse;
  41. }
  42. };
  44. intmain()
  46. {//用學生資訊對映分數
  48. map<Studentinfo,int,sort>mapStudent;
  50. map<Studentinfo,int>::iteratoriter;
  52. Studentinfostudentinfo;
  54. studentinfo.niD=1;
  56. studentinfo.strName="student_one";
  58. mapStudent.insert(pair<Studentinfo,int>(studentinfo,90));
  60. studentinfo.niD=2;
  62. studentinfo.strName="student_two";
  64. mapStudent.insert(pair<Studentinfo,int>(studentinfo,80));
  66. for(iter=mapStudent.begin();iter!=mapStudent.end();iter++)
  68. cout<<iter->first.niD<<''<<iter->first.strName<<''<<iter->second<<endl;
  69. }

由於STL是一個統一的整體，map的很多用法都和STL中其它的東西結合在一起，比如在排序上，這裡預設用的是小於號，即less<>，如果要從大到小排序呢，這裡涉及到的東西很多，在此無法一一加以說明。

還要說明的是，map中由於它內部有序，由紅黑樹保證，因此很多函式執行的時間複雜度都是log2N的，如果用map函式可以實現的功能，而STLAlgorithm也可以完成該功能，建議用map自帶函式，效率高一些。

下面說下，map在空間上的特性，否則，估計你用起來會有時候表現的比較鬱悶，由於map的每個資料對應紅黑樹上的一個節點，這個節點在不儲存你的資料時，是佔用16個位元組的，一個父節點指標，左右孩子指標，還有一個列舉值（標示紅黑的，相當於平衡二叉樹中的平衡因子），我想大家應該知道，這些地方很費記憶體了吧，不說了……

12、 map的基本操作函式：

C++maps是一種關聯式容器，包含“關鍵字/值”對

begin()返回指向map頭部的迭代器

clear(）刪除所有元素

count()返回指定元素出現的次數

empty()如果map為空則返回true

end()返回指向map末尾的迭代器

equal_range()返回特殊條目的迭代器對

erase()刪除一個元素

find()查詢一個元素

get_allocator()返回map的配置器

insert()插入元素

key_comp()返回比較元素key的函式

lower_bound()返回鍵值>=給定元素的第一個位置

max_size()返回可以容納的最大元素個數

rbegin()返回一個指向map尾部的逆向迭代器

rend()返回一個指向map頭部的逆向迭代器

size()返回map中元素的個數

swap()交換兩個map

upper_bound()返回鍵值>給定元素的第一個位置

value_comp()返回比較元素value的函式

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