C++STL:Map剖析

map是（键-值）对的集合，也是通常所说的关联数组。可以使用键作为下标来获取一个值，关联的本质在于元素的值与某个特定的键相关联，而并非下标。

1,map简介

map是一类关联容器。它的特点是：增加和删除节点对迭代器影响很小，除了那个操作节点，对其它的节点都没什么影响。对于map来说，不可以修改键，但可以修改键对应值的值。map的底层结构是：平衡二叉搜索树，也就是RB-tree(红黑树)。

功能：

建立key-value的对应。key和value可以是任意类型。

根据key值快速查找记录，时间复杂度为log(N)。

快速插入key-value记录。

快速删除记录。

根据key修改value记录。

遍历。

2,map对象的定义

要使用map必须包含头文件#include <map>。必须指明键和值的类型：

map<string, int>my_map;my_map是一个Map的对象，键的类型是string，值的类型是int，注意map不允许相同的键存在，每个键都是不同的。定义一个map对象有3种方法：
map<key, value>m;
map<key, value>m2(m);
map<key, value>m2(begin, end);//这里的begin和end必须是指向另外一个map的迭代器。由于不能修改键，所以map的每一对记录key-value就是一个pair<const key, value>。

3，map插入数据，insert()函数

定义：map<string, int>my_map;

（1）my_map.insert(map<string, int>::value_type(“haha”, 1) );

（2）my_map.insert(make_pair(“lala”, 1) );

这两种方法都很简便。当然也可以定义一个pair<string, int>p;p.first = “yaya”;p.second = 5;my_map.insert(p)';这样也可以插入。

还有：my_map.insert(beg, end);my_map.insert(iter, e);

map可以用键来访问键对应的值：value = my_map[key];现在看看my_map[“haha”] = 2;会发生什么？

（1）在my_map中查找键haha，如果没有找到

（2）将这个新的键haha插入到my_map中，并对键haha初始化为0

（3）读取新插入的键haha，并将它的值赋为2

假如说我们想统计一篇文章的单词，并记录每个单词出现的次数，下面实现这个惊人的简练：

map<string, int>word_count;
string word;
while(cin >> word)
    ++word_count[word];//当然这样做效率不高，一次操作单词被查询2次。
那么insert()的返回值是什么呢？
my_map.insert(pair<string, int>);这种带有pair类型的参数返回一个pair型对象，pair的第一个值是my_map当前的迭代器，第二个值是bool，如果这个string已经存在了则返回false表示没有插入，这个key已经存在了，也不会修改key对应的value值。否则返回true表示插入成功。

现在我们再来看看上面的统计单词次数，为了提高效率，我们如下做：

map<string, int>word_count;
string word;
while(cin >> word)
{
    pair<map<string, int>::iterator, bool> ret = word_count.insert(make_pair(word, 1));
    if (!ret.second)//返回false表示键已有了，
        ++ret.first->second;//让这个单词的次数再加1
}//这样我们就判断了一次

4，map查找数据，count()，find()函数

map<string, int>my_map;
my_map.count(key);//查找这个键在不在，如果在就返回1，没有就返回0，这个函数只返回这两个值0或1
my_map.find(key);//查找这个键是否存在，如果有返回指向的key的迭代器，否则返回my_map.end()。

5，map删除数据，erase()函数

从map容器中删除元素的erase()操作有3种变化形式。与顺序容器一样，可向erase()传递一个或一对迭代器，来删除单个元素或一段范围内的元素。但有点不同：map容器的erase()操作返回void，而顺序容器的erase()操作返回一个迭代器，指向被删除元素后面的元素。

map<string, int>my_map;
my_map.erase(key);//通过关键字删除，这一种返回值是 key的个数，对于map是0或1
my_map.erase(iter);//通过迭代器删除，返回void
my_map.erase(beg, end);//通过迭代器删除一段范围，返回void
if (my_map.erase(key))//可以判断这个key是否存在，存在返回1，不在返回0

6，map底层数据结构

在说这个之前我们看看AVL tree：平衡二叉搜索树。满足一下条件：

1.任意节点大于它的左子树节点值，小于右子树节点值

2.任意节点的左右子树高度相差最多1。如下图：

与AVL-tree相似，另一被广泛使用的就是RB-tree树：平衡二叉搜索树（也称作红黑树）。除了满足AVL-tree的条件，还要满足一下规则：

1，每个节点不是红色就是黑色。

2，根节点为黑色。

3，如果节点为红，其子节点必须为黑。

4，任一节点至NULL（树尾端）的任何路径，所含之黑节点数必须相同。如下图：

其实map的底层就是RB-tree。

注：此图截取至《STL源码剖析》，如果你对map的底层结构感兴趣，可以详细查看这本书。