[知识点]C++中STL容器之map

UPDATE(20190416):写完vector和set之后,发现不少内容全部引导到map上了……于是进行了一定的描述补充与更正。

 

零、STL目录

  1、容器之map

  2、容器之vector

  3、容器之set

 

一、前言

  鉴于最近不少次都要用到map我却总是出各种bug,于是决定写一篇总结来巩固一下。

  这篇文章虽名为STL容器之map,但其实包含了整个STL及其容器的概念与用途,以及诸如vector, set等基本容器的许多常规操作,可以作为一篇STL容器的总领性文章。

 

二、什么是STL

  全称Standard Template Library,中文名标准模板库,目的是标准化组件,属于C++语言的一部分,说白了就是算法的整合包,最常用的例子便是快速排序,在C中你只能老老实实地码出来,而C++中调用<algorithm>中的sort函数即可。

 

三、STL容器

  STL分为六个部分,这里重点介绍其中的容器(containers)部分。STL容器本质是一些常用的数据结构的模板,简化操作。容器分为如下几种,并列出几种最常用的:

    1、序列式容器(常用:vector/向量)

    2、适配器容器(常用:stack/栈,queue/队列,priority_queue/优先队列)

    3、关联式容器(常用:set/集合,map/映射)

  今天,我们重点介绍map,即映射。

 

四、map的用途

  I miss the taste of the sweeter life...哦对不起串了。

  从名字就很好理解作用了——映射,令一物与另一物之间建立起一一映射的关系,以便获得将不方便查找的信息。

  举个例子,一个很简单的问题,读入n个长度为m的字符串,再询问q次某某字符串是否在其中。初学者选择字符一一比对,O(nmq);这是有人说,聪明人看到字符串早就去Hash了,可以,but,为保证正确性,哈希值同样会很大,开一个数组去存怕是无内存上限。

  那好,我们将得到的哈希值编一个号,比如某巨大的数我们将它视作1,另一个巨大的数编成2,再把编号与值一一对应的关系给记录下来,用什么记录?

  map:正是在下。

 

五、map的声明与功能

  上面提了,map用途在于自动建立编号与值的对应。那么STL提供了哪些函数供我们来捣鼓里面的东西呢?

  函数清单:insert, begin, end, size, rbegin, rend, find, count, lower_bound, upper_bound, erase。

  其实这些函数中大部分也是STL容器中通用的函数,下面会有详细的使用介绍,适用于但不仅限于map。

 

1、构造

map <int, string> a;

  简单明了,前者为键值(key),后者为值(value),此处为整形&字符串的映射,两者亦可为任何其他支持的类型。

 

2、插入数据

  方法一(以pair形式):

a.insert(pair <int, string>(1, "Zhangsan")); 
a.insert(pair <int, string>(2, "Lisi")); 
a.insert(pair <int, string>(3, "Wangwu")); 

  方法二(以value_type形式):

a.insert(map <int, string> :: value_type(1, "Zhangsan"));  

  方法三(以数组形式):

a[1] = "Zhangsan";

  需要注意的是,方法一二无法覆盖数据,而方法三可以,即如果键值为1的map已经被映射到“Zhangsan”,可以通过数组形式直接修改。

 

3、数据遍历

  这里引入新概念——迭代器(iterator)。先声明:

map <int, string>::iterator it; 

  使用方法也很简易:

for (it = a.begin(); it != a.end(); it++)  
   cout << it -> first << ' ' << it -> second << endl;

  这个是前向迭代器,同样还有反向迭代器,如下:

map <int, string> :: reverse_iterator rit;

for
(rit = a.rbegin(); rit != a.rend(); rit++) cout << rit -> first << ' ' << rit -> second << endl;

  同样地,还有用数组的方式遍历:

int s = a.size();
for (int i = 1; i <= s; i++) 
    cout << i << ' ' << a[i] << endl;

  其中,size函数是用来获取map中有多少项数据。

  注意点:在遍历时我们用了begin()和end(),两者类型均为迭代器。我们发现遍历起始点为begin(),当迭代器不等于end()时继续,这意味着begin()为开头标识,它包括了数据内容,即第一项数据;end()为结尾标识,但它是最后一项数据后面的一个独立的标识,本身并不表示任何数据。

 

4、查找数据

  ①判断是否出现用count函数

  ②判断出现在哪里用find函数

map <int, string> :: iterator itx;
itx = map.find(1);
int x = map.count(1);

map <int, string> :: iterator ity;
ity = map.find(4);
int y = map.count(4);

  count函数只返回0或1,如上述代码中,x = 1, y = 0;

  find函数返回的是一个迭代器,如上述代码中,itx -> first = 1, itx -> second = "Zhangsan";

  而如果没有该数据的话,则返回的是it = a.end()(末尾标识)。

 

5、上界下界

  lower_bound()返回要查找关键字的下界,即值 >= 给定元素的第一个位置,upper_bound()返回上界,即值 > 给定元素的第一个位置。

 1 map <int, int> a;
 2 
 3 int main() {
 4     a[1] = 1, a[2] = 2, a[3] = 3, a[4] = 4;
 5     map <int, int> :: iterator it;
 6     for (int i = 1; i <= 4; i++) {
 7         it = a.lower_bound(i);
 8         printf("%d ", it -> first);
 9     }
10     for (int i = 1; i <= 4; i++) {
11         it = a.upper_bound(i);
12         printf("%d ", it -> first);
13     }
14     return 0;
15 }

  输出结果为“1 2 3 4 2 3 4 4”,其中upper_bound(4)由于不存在,故it = a.end(),而为什么it -> first输出4,这是个哲学问题,引用哲学家Cab的话说,“从结论上说访问end的first是会得到size,然而是undefined behavior(未定义行为)”。所以大可不必纠结这东西了。

 

6、删除元素

  这里介绍两种删除方法:单删除,区间删除。

  单删除即直接删除一项,传入参数可以为键值,也可以为一个迭代器。

map <int, string> :: iterator it;
a.erase(1);
it = a.find(2);
a.erase(it);

  区间删除只能为迭代器。听上去美,但是毕竟这是map不是for,当你的数据并不是美好的从1到n连续编号时,你只能拿它作clear的操作了,也就是:

a.erase(a.begin(), a.end());

  从这里又可得知一点,erase两个参数也是左闭右开的关系,即包括前者不包括后者。

 

7、排序问题

  map中的元素是自动按键值升序排序,无论是数还是字符串。但如果键值为一个结构体,我们需要重载小于符号。如下小程序中,我们将囊括学号姓名两项数据的结构体作为键值,成绩作为值,然后需要以学号进行升序排序:

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

#define MAXN 35

struct Stu {
    int id;
    string str;
    bool operator < (Stu const& x) const {
        return id < x.id;
    }
};

map <Stu, int> a;

int n, id, o;
string str;

int main() {
    cin >> n;
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        cin >> id >> str >> o;
        a.insert(pair <Stu, int> ((Stu) {id, str}, o));
    }
    map <Stu, int> :: iterator it;
    for (it = a.begin(); it != a.end(); it++)
        cout << it -> first.id << ' ' << it -> first.str << ' ' << it -> second << endl;
    return 0;
}

 

六、小结

  STL普遍有一个前闭后开的特性,这里有两处均能体现:一处是关于begin()和end()的定义,一处是erase()的区间删除方式,以后应该还会接触到更多。

  平时STL容器用的不是太多,也就queue, priority_queue, map较为常用。算法倒是经常用(algorithm库),以后有机会再慢慢总结STL的其他部分。

posted @ 2019-02-13 00:16 jinkun113 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏