C++ map容器和multimap容器（STL map容器）
目錄
1. 關聯容器和map容器概述
map容器是關聯容器的一種。在關聯容器中，物件的位置取決於和它關聯的鍵的值。鍵可以是基本型別也可以是類型別。關聯容器是與非關聯容器（順序容器）相對應的，順序容器中元素的位置不依賴於元素的值，而是和該元素加入容器時的位置有關。關聯容器的型別有下面八種：
按關鍵字有序儲存元素 map 關聯陣列；儲存關鍵字-值對 set 關鍵字即值，只儲存關鍵字的容器 multimap 關鍵字可以重複出現的map multiset 關鍵字可以重複出現的set 無序關聯容器 unordered_map 用雜湊函式組織的map，無序 unordered_set 用雜湊函式組織的set，無序 unordered_multimap 雜湊組織的map；關鍵字可以重複 unordered_multiset 雜湊組織的set，關鍵字可以重複
map容器有四種，每一種都是由類模板定義的。所有型別的map容器儲存的都是鍵值對的元素。map容器的元素是pair<const K, T>型別的物件，這種物件封裝了一個T型別的物件和一個與其關聯的K型別的鍵。pair元素中的鍵是const，因為修改鍵會擾亂容器中元素的順序。每種map容器的模板都有不同的特性：
1、map容器：map的底層是由紅黑樹實現的，紅黑樹的每一個節點都代表著map的一個元素。該資料結構具有自動排序的功能，因此map內部的元素都是有序的，元素在容器中的順序是通過比較鍵值確定的。預設使用 less<K> 物件比較。
2、multimap容器：與map容器類似，區別只在於multimap容器可以儲存鍵值相同的元素。
3、unordered_map容器：該容器的底層是由雜湊(又名雜湊)函式組織實現的。元素的順序並不是由鍵值決定的，而是由鍵值的雜湊值確定的，雜湊值是由雜湊函式生成的一個整數。利用雜湊函式，將關鍵字的雜湊值都放在一個桶（bucket）裡面，具有相同雜湊值的放到同一個桶。unordered_map內部元素的儲存是無序的，也不允許有重複鍵值的元素，相當於java中的HashMap。
4、unordered_multimap容器：也可以通過鍵值生成的雜湊值來確定物件的位置，但是它允許有重複的元素。
map和multimap容器的模板都定義在map標頭檔案中，unordered_map和unordered_multimap容器的模板都定義在unordered_map標頭檔案中中。
- multi字首表明鍵值不必唯一，但是如果沒有這個字首，鍵值必須唯一。
- unordered字首表明容器中元素的位置是通過其鍵值所產生的雜湊值來決定的，而不是通過比較鍵值決定的，即容器中的元素是無序的。如果沒有這個字首，則容器中元素是由比較鍵值決定的，即有序。
2. map容器
下圖展示了一個用名稱作為鍵值 map<K, T>容器，物件是整數，用來表示年齡。
前面講過map容器的底層是由紅黑樹（一種非嚴格意義上的平衡二叉樹）實現的，元素檢索的時間複雜度是O(logN)，相比於順序檢索的線性時間複雜度還是很快的。
2.1 map的建立以及初始化列表
map類模板有四個型別引數，但是一般只需要指定前兩個模板引數的值。第一個是鍵值的型別，第二個是所儲存物件的型別。我們通常所用的一種構造一個map物件的方法是：
Map<string, int> mapStudent;當初始化一個map時，必須提供關鍵字型別和值型別。我們將每個關鍵字-值對包圍在花括號中： {key，value} 來指出它們一起構成了map中的一個元素。初始化列表有兩種方式：
map<string, string> authors = { {"Joyce", "James"},
{"Austen", "Jane"},
{"Dickens", "Charles"} };或者：
map<string, string> authors { {"Joyce", "James"}, {"Austen", "Jane"}, {"Dickens", "Charles"} };但是需要注意的是：初始化列表的方式是C++11的新特性，對版本比較早的編譯器不支援這一特性。
2.2 map容器的一般常用屬性（方法）
size 返回有效元素個數
max_size 返回容器支援的最大元素個數
empty 判斷容器是否為空，為空是返回true，否則返回false
clear 清空map容器2.3 插入資料
在構造map容器後，我們就可以往裡面插入資料了。這裡講三種常見的資料插入方法。
第一種：用insert函式插入pair資料
map<string, int> mapStudent;//建立map
mapStudent.insert(pair<string, int>("student_one", 22));
mapStudent.insert(pair<string, int>("student_two", 25));
mapStudent.insert(pair<string, int>("student_three", 21));
或者使用make_pair
map<string, int> mapStudent;
mapStudent.insert(make_pair("student_one", 22));
mapStudent.insert(make_pair("student_two", 25));
mapStudent.insert(make_pair("student_three", 21));第二種：用insert函式插入value_type資料
map<string, int> mapStudent;//建立map
mapStudent.insert(map<string, int>::value_type("student_one", 22));
mapStudent.insert(map<string, int>::value_type("student_two", 25));
mapStudent.insert(map<string, int>::value_type("student_three", 21));第三種：用陣列方式插入資料
map<string, int> mapStudent;//建立map
mapStudent["student_one"] = 22;
mapStudent["student_two"] = 25;
mapStudent["student_three"] = 21;第四種：用emplace函式插入資料
map<string, int> mapStudent;
mapStudent.emplace("student_one", 22);
mapStudent.emplace("student_two", 25);
mapStudent.emplace("student_three", 21);這幾種插入方法的區別：
- 用insert函式的效果是一樣的，在資料的插入上涉及到集合的唯一性這個概念，即當map中有某個關鍵字時，insert操作是失敗的。
- emplace插入效果跟insert效果一樣。
- 用陣列方式插入資料就不同，它可以覆蓋以前該關鍵字對應的值。
2.4 資料的訪問和遍歷
map訪問和查詢元素的常用方法有：
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operator[] 訪問元素，也可以用於修改某個元素的value值；不進行下標（關鍵字）是否存在的檢查（即如果關鍵字不存在，程式執行不會出錯），訪問到某個元素時，
如果該元素的鍵值不存在則直接建立該元素，返回是初始的值（比如int型的初始為0，則返回0，string初始為NULL，則返回NULL）
at 訪問元素，也可以用於修改某個元素的value值；會進行下標（關鍵字）是否存在的檢查，如果關鍵字不存在，則會丟擲 out_of_range 異常。
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利用迭代器訪問元素
******************************************************************************************
map<K, T>::iterator it;
(*it).first; // the key value (of type Key)
(*it).second; // the mapped value (of type T)
(*it); // the "element value" (of type pair<const Key,T>)
元素的鍵值和value值分別是迭代器的first和second屬性。也可以用迭代器指標直接訪問。
it->first; // same as (*it).first (the key value)
it->second; // same as (*it).second (the mapped value)
*****************************************************************************************
迭代器的成員函式：
begin 返回指向容器起始位置的迭代器（iterator）
end 返回指向容器末尾位置的迭代器
cbegin 返回指向容器起始位置的常迭代器（const_iterator）
cend 返回指向容器末尾位置的常迭代器（當不需要對元素進行寫訪問時使用常迭代器）
rbegin 返回指向容器起始位置的反向迭代器（reverse_iterator）
rend 返回指向容器末尾位置的反向迭代器
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查詢某鍵值的元素是否存在：
count 若存在，返回1；不存在返回0
find 若存在返回指向元素的迭代器指標，不存在返回end()
map的遍歷
① 使用前向迭代器遍歷map
//使用前向迭代器遍歷map
map<string, int>::iterator iter;
for (iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
cout << iter->first << " " << iter->second << endl;
//當然也可以使用迭代器指標解引用的形式訪問
for (map<string, int>::iterator iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
cout << (*iter).first << " " << (*iter).second << endl;當然，這兩種形式的訪問都是可以改變元素中的value值的，即可以進行寫訪問。例子如下：
map<string, int> mapStudent;//建立map
mapStudent["student_one"] = 22;
mapStudent["student_two"] = 25;
mapStudent["student_three"] = 21;
map<string, int>::iterator iter;
for (iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
(*iter).second = 100; //將mapStudent中的元素value值全部改為100
for (iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
cout << iter->first << " " << iter->second << endl; //遍歷
/*
輸出結果如下：
student_one 100
student_three 100
student_two 100
*/如果改用const_iterator，則兩種方式都不能進行寫訪問。
② 使用反向迭代器遍歷map
map<string, int>::reverse_iterator iter;
for (iter = mapStudent.rbegin(); iter != mapStudent.rend(); iter++)
cout << iter->first << " " << iter->second << endl; //反向遍歷反向迭代器，顧名思義，就是倒著訪問容器中元素的。
③ 使用auto關鍵字
C++中auto關鍵字具有自動進行型別檢查的功能，可以少些不少程式碼。比如可以將①中的程式碼直接改為：
for (auto it = mapStudent.begin(); it != mapStudent.end(); it++)
cout << it->first << " " << it->second << endl; //遍歷當然你還可以使用範圍for語句更簡練的遍歷map容器：
for (auto x : mapStudent){
cout << x.first << " " << x.second << endl;
}如果需要對元素進行寫操作的話，迴圈變數x必須要宣告成引用型別。
④ 使用陣列的方式遍歷陣列，略~
2.5 資料的刪除
map容器中刪除一個元素要使用erase函式，只要有以下幾種用法。
//使用關鍵字刪除
int res = mapStudent.erase("student_one"); //刪除成功返回1，失敗返回0；只有使用關鍵字刪除時才有返回值
cout << "res=" << res << endl;
//使用迭代器刪除
map<string, int>::iterator iter;
iter = mapStudent.find("student_two");
mapStudent.erase(iter);
//使用迭代器刪除一個範圍的元素
auto it = mapStudent.begin();
mapStudent.erase(it, mapStudent.find("student_two"));2.6 map中關鍵詞的排序
STL map中過載operator()<的運算子，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string類型，它本身支援小於號運算。string型別的關鍵字排序是按照字串中的字元的順序，如果第一個字元相同就比較第二個，如果前兩個都相同就比較第三個，以此類推..... 如果關鍵詞是int型的話，就直接按照大小排序了。
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
#include <iostream>
#include <string>
#include <map>
using namespace std;
typedef struct tagStudentInfo
{
int nID;
string strName;
}StudentInfo, *PStudentInfo; //學生資訊
int main()
{
int nSize;
//用學生資訊對映分數
map<StudentInfo, int>mapStudent;
map<StudentInfo, int>::iterator iter;
StudentInfo studentInfo;
studentInfo.nID = 1001;
studentInfo.strName = "student_one";
mapStudent.insert(pair<StudentInfo, int>(studentInfo, 90));
studentInfo.nID = 1002;
studentInfo.strName = "student_two";
mapStudent.insert(pair<StudentInfo, int>(studentInfo, 80));
for (iter=mapStudent.begin(); iter!=mapStudent.end(); iter++)
cout<<iter->first.nID<<endl<<iter->first.strName<<endl<<iter->second<<endl;
}
/****以上程式是無法編譯通過的，只要過載小於號，就OK了，如下：******/
typedef struct tagStudentInfo
{
int nID;
string strName;
bool operator < (tagStudentInfo const& _A) const
{
//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
if(nID < _A.nID) return true;
if(nID == _A.nID) return strName.compare(_A.strName) < 0;
return false;
}
}StudentInfo, *PStudentInfo; //學生資訊第二種：仿函式的應用，這個時候結構體中沒有直接的小於號過載，定義一個比較函式，程式說明
#include <iostream>
#include <string>
#include <map>
using namespace std;
typedef struct tagStudentInfo
{
int nID;
string strName;
}StudentInfo, *PStudentInfo; //學生資訊
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()
{
int nSize;
//用學生資訊對映分數
map<StudentInfo, int>mapStudent;
map<StudentInfo, int>::iterator iter;
StudentInfo studentInfo;
studentInfo.nID = 1001;
studentInfo.strName = "student_one";
mapStudent.insert(pair<StudentInfo, int>(studentInfo, 90));
studentInfo.nID = 1002;
studentInfo.strName = "student_two";
mapStudent.insert(pair<StudentInfo, int>(studentInfo, 80));
for (iter=mapStudent.begin(); iter!=mapStudent.end(); iter++)
cout<<iter->first.nID<<endl<<iter->first.strName<<endl<<iter->second<<endl;
system("pause");
return 0;
}3. multimap容器
multimap容器儲存的是有序的鍵/值對，但是可以儲存重複的元素。multimap中會出現具有相同鍵值的元素序列。multimap大部分成員函式的使用方式和map相同。因為重複鍵的原因，multimap有一些函式的使用方式和map有一些區別。
3.1 訪問元素
multimap 不支援下標運算子，因為鍵並不能確定一個唯一元素。和 map 相似，multimap 也不能使用 at() 函式。
find函式
multimap 的成員函式 find() 可以返回一個鍵和引數匹配的元素的迭代器。例如：
std::multimap<std::string, size_t> people {{"Ann",25},{"Bill", 46}, {"Jack", 77}, {"Jack", 32},{"Jill", 32}, {"Ann", 35} };
std::string name {"Bill"};
auto iter = people.find(name);
if (iter ! = std::end (people))
std::cout << name << " is " << iter->second << std::endl;
iter = people.find ("Ann");
if (iter != std::end(people))
std::cout << iter->first << " is " << iter->second <<std::endl;如果沒有找到鍵，會返回一個結束迭代器，所以我們應該總是對返回值進行檢查。第一個 find() 呼叫的引數是一個鍵物件，因為這個鍵是存在的，所以輸出語句可以執行。第二個 find() 呼叫的引數是一個字串常量，它說明引數不需要和鍵是相同的型別。對容器來說，可以用任何值或物件作為引數，只要可以用函式物件將它們和鍵進行比較。最後一條輸出語句也可以執行，因為有等於 "Ann" 的鍵。事實上，這裡有兩個等於 "Ann" 的鍵，你可能也會得到不同的執行結果。
equal_range
如果我們想訪問給定鍵對應的所有元素。成員函式 equal_range() 就可以做到這一點。它會返回一個封裝了兩個迭代器的 pair 物件，這兩個迭代器所確定範圍內的元素的鍵和引數值相等。例如：
auto pr = people.equal_range("Ann");
if(pr.first != std::end(people))
{
for (auto iter = pr.first ; iter != pr.second; ++iter)
std:cout << iter->first << " is " << iter->second << std::endl;
}equal_range() 的引數可以是和鍵同類型的物件，或是不同型別的但可以和鍵比較的物件。返回的 pair 物件的成員變數 first 是一個迭代器，它指向第一個大於等於引數的元素；如果鍵和引數相等的元素存在的話，它是第一個鍵和引數相同的元素。如果鍵不存在，pair 的成員變數 first 就是容器的結束迭代器，所以應該總是對它們進行撿查。
lower_bound 和 upper_bound
multimap 的成員函式 lower_bound() 會返回一個迭代器，它指向鍵值和引數相等或大於引數的第一個元素，或者指向結束迭代器。upper_bound() 也返回一個迭代器，它指向鍵值大於函式引數的第一個元素，如果這樣的元素不出現的話，它就是一個結束迭代器。所以，當存在一個或多個相等鍵時，這些函式會返回一個開始迭代器和一個結束迭代器，它們指定了和引數匹配的元素的範圍，這和 equal_range() 返回的迭代器是相同的。因而前面的程式碼段可以這樣重寫：
auto iter1 = people.lower_bound("Ann");
auto iter2 = people.lower_bound("Ann");
if(iter1 != std::end(people))
{
for(auto iter = iterl ; iter != iter2; ++iter)
std::cout << iter->first << " is " << iter->second << std::endl;
}它和前一個程式碼段的輸出結果是相同的。
count函式
通過呼叫 multimap 的成員函式 count() 可以知道有多少個元素的鍵和給定的鍵相同。
3.2 刪除元素
erase函式
multimap 的成員函式 erase() 有 3 個版本：
- 以待刪除兀素的迭代器作為引數，這個函式沒有返回值；
- 以一個鍵作為引數，它會刪除容器中所有含這個鍵的元素，返回容器中被移除元素的個數；
- 接受兩個迭代器引數，它們指定了容器中的一段元素，這個範圍內的所有元素都會被刪除，這個函式返回的迭代器指向最後一個被刪除元素的後一個位置。