STL中的map用法详解

STL中的map用法详解
yinyan

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Map是STL的一个关联容器，它提供一对一（其中第一个可以称为关键字，每个关键字只能在map中出现一次，第二个可能称为该关键字的值）的数据处理能力，由于这个特性，它完成有可能在处理一对一数据时，在编程上提供快速通道。介绍一下map内部数据的组织，map内部自建一颗红黑树(一种非严格意义上的平衡二叉树)，这颗树具有对数据自动排序的功能，所以在map内部所有的数据都是有序的，后面会见识到有序的好处。
下面举例说明什么是一对一的数据映射。比如一个班级中，每个学生的学号跟他的姓名就存在着一一映射的关系，这个模型用map可能轻易描述，很明显学号用int描述，姓名用字符串描述(本篇文章中不用char *来描述字符串，而是采用STL中string来描述),下面给出map描述代码：
Map<int, string> mapStudent;
 
1.       map的构造函数
map共提供了6个构造函数，在下面将接触到一些map的构造方法，我们通常用如下方法构造一个map：
Map<int, string> mapStudent;
 
2.       数据的插入
在构造map容器后，就可以往里面插入数据了。这里介绍三种插入数据的方法：
第一种：用insert函数插入pair数据
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
Using namespace std;
 
Int main()
{
         Map<int, string> mapStudent;
         mapStudent.insert(pair<int, string>(1, “student_one”));
         mapStudent.insert(pair<int, string>(2, “student_two”));
         mapStudent.insert(pair<int, string>(3, “student_three”));
         map<int, string>::iterator  iter;
         for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
{
                  Cout<<iter->first<<”   ”<<iter->second<<end;
}
}
第二种：用insert函数插入value_type数据
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
Using namespace std;
 
Int main()
{
         Map<int, string> mapStudent;
         mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, “student_one”));
         mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (2, “student_two”));
         mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (3, “student_three”));
         map<int, string>::iterator  iter;
         for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
{
                  Cout<<iter->first<<”   ”<<iter->second<<end;
}
}
第三种：用数组方式插入数据
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
Using namespace std;
 
Int main()
{
         Map<int, string> mapStudent;
         mapStudent[1] =  “student_one”;
         mapStudent[2] =  “student_two”;
         mapStudent[3] =  “student_three”;
         map<int, string>::iterator  iter;
         for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
{
                  Cout<<iter->first<<”   ”<<iter->second<<end;
}
}
以上三种用法，虽然都可以实现数据的插入，但是它们是有区别的，当然了第一种和第二种在效果上是完全一样的，用insert函数插入数据，在数据的插入上涉及到集合的唯一性这个概念，即当map中有这个关键字时，insert操作是插入不了数据的，但是用数组方式就不同了，它可以覆盖以前该关键字对应的值，用程序说明
mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, “student_one”));
mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, “student_two”));
上面这两条语句执行后，map中1这个关键字对应的值是“student_one”，第二条语句并没有生效，那么这就涉及到怎么知道insert语句是否插入成功的问题了，可以用pair来获得是否插入成功，程序如下
Pair<map<int, string>::iterator, bool> Insert_Pair;
Insert_Pair = mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, “student_one”));
我们通过pair的第二个变量来知道是否插入成功，它的第一个变量返回的是一个map的迭代器，如果插入成功的话Insert_Pair.second应该是true的，否则为false。
下面给出完成代码，演示插入成功与否问题
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
Using namespace std;
 
Int main()
{
         Map<int, string> mapStudent;
Pair<map<int, string>::iterator, bool> Insert_Pair;
         Insert_Pair ＝ mapStudent.insert(pair<int, string>(1, “student_one”));
         If(Insert_Pair.second == true)
         {
                   Cout<<”Insert Successfully”<<endl;
         }
         Else
         {
                   Cout<<”Insert Failure”<<endl;
         }
         Insert_Pair ＝ mapStudent.insert(pair<int, string>(1, “student_two”));
         If(Insert_Pair.second == true)
         {
                   Cout<<”Insert Successfully”<<endl;
         }
         Else
         {
                   Cout<<”Insert Failure”<<endl;
         }
         map<int, string>::iterator  iter;
         for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
{
                  Cout<<iter->first<<”   ”<<iter->second<<end;
}
}
大家可以用如下程序，看下用数组插入在数据覆盖上的效果
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
Using namespace std;
 
Int main()
{
         Map<int, string> mapStudent;
         mapStudent[1] =  “student_one”;
         mapStudent[1] =  “student_two”;
         mapStudent[2] =  “student_three”;
         map<int, string>::iterator  iter;
         for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
{
                  Cout<<iter->first<<”   ”<<iter->second<<end;
}
}
 
3.       map的大小
在往map里面插入了数据，怎么知道当前已经插入了多少数据呢，可以用size函数，用法如下：
Int nSize = mapStudent.size();
 
4.       数据的遍历
这里也提供三种方法，对map进行遍历
第一种：应用前向迭代器，上面举例程序中已经使用
第二种：应用反相迭代器，下面举例说明
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
Using namespace std;
Int main()
{
         Map<int, string> mapStudent;
         mapStudent.insert(pair<int, string>(1, “student_one”));
         mapStudent.insert(pair<int, string>(2, “student_two”));
         mapStudent.insert(pair<int, string>(3, “student_three”));
         map<int, string>::reverse_iterator  iter;
         for(iter = mapStudent.rbegin(); iter != mapStudent.rend(); iter++)
{
                  Cout<<iter->first<<”   ”<<iter->second<<end;
}
}
第三种：用数组方式，程序说明如下
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
Using namespace std;
 
Int main()
{
         Map<int, string> mapStudent;
         mapStudent.insert(pair<int, string>(1, “student_one”));
         mapStudent.insert(pair<int, string>(2, “student_two”));
         mapStudent.insert(pair<int, string>(3, “student_three”));
         int nSize = mapStudent.size()
         for(int nIndex = 0; nIndex < nSize; nIndex++)
{
                  Cout<<mapStudent[nIndex]<<end;
}
}
 
5.       数据的查找（包括判定这个关键字是否在map中出现）
在这将体会，map在数据插入时保证有序的好处。
要判定一个数据（关键字）是否在map中出现的方法比较多，这里给出三种数据查找方法
第一种：用count函数来判定关键字是否出现，其缺点是无法定位数据出现位置,由于map的特性，一对一的映射关系，就决定了count函数的返回值只有两个，要么是0，要么是1，出现的情况，返回1.
 
第二种：用find函数来定位数据出现位置，它返回的一个迭代器，当数据出现时，它返回数据所在位置的迭代器，如果map中没有要查找的数据，它返回的迭代器等于end函数返回的迭代器，程序说明
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
Using namespace std;
 
Int main()
{
         Map<int, string> mapStudent;
         mapStudent.insert(pair<int, string>(1, “student_one”));
         mapStudent.insert(pair<int, string>(2, “student_two”));
         mapStudent.insert(pair<int, string>(3, “student_three”));
 
         map<int, string>::iterator iter;
         iter = mapStudent.find(1);
if(iter != mapStudent.end())
{
                  Cout<<”Find, the value is ”<<iter->second<<endl;
}
Else
{
                  Cout<<”Do not Find”<<endl;
}
}
第三种
Lower_bound函数用法，这个函数用来返回要查找关键字的下界(是一个迭代器)
Upper_bound函数用法，这个函数用来返回要查找关键字的上界(是一个迭代器)
例如：map中已经插入了1，2，3，4的话，如果lower_bound(2)的话，返回的2，而upper-bound（2）的话，返回的就是3
Equal_range函数返回一个pair，pair里面第一个变量是Lower_bound返回的迭代器，pair里面第二个迭代器是Upper_bound返回的迭代器，如果这两个迭代器相等的话，则说明map中不出现这个关键字，程序说明
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
Using namespace std;
 
Int main()
{
         Map<int, string> mapStudent;
         mapStudent[1] =  “student_one”;
         mapStudent[3] =  “student_three”;
         mapStudent[5] =  “student_five”;
 
         map<int, string>::iterator  iter;
iter = mapStudent.lower_bound(2);
{
                  //返回的是下界3的迭代器
                  Cout<<iter->second<<endl;
}
iter = mapStudent.lower_bound(3);
{
         //返回的是下界5的迭代器
         Cout<<iter->second<<endl;
}
 
iter = mapStudent.upper_bound(2);
{
         //返回的是上界3的迭代器
         Cout<<iter->second<<endl;
}
iter = mapStudent.upper_bound(3);
{
         //返回的是上界5的迭代器
         Cout<<iter->second<<endl;
}
 
Pair<map<int, string>::iterator, map<int, string>::iterator> mapPair;
mapPair = mapStudent.equal_range(2);
if(mapPair.first == mapPair.second)
     {
                  cout<<”Do not Find”<<endl;
}
Else
{
Cout<<”Find”<<endl;
}
mapPair = mapStudent.equal_range(3);
if(mapPair.first == mapPair.second)
         {
                  cout<<”Do not Find”<<endl;
}
Else
{
Cout<<”Find”<<endl;
}
}
 
6.       数据的清空与判空
清空map中的数据可以用clear()函数，判定map中是否有数据可以用empty()函数，它返回true则说明是空map
 
7.       数据的删除
这里要用到erase函数，它有三个重载了的函数，下面在例子中详细说明它们的用法
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
Using namespace std;
 
Int main()
{
         Map<int, string> mapStudent;
         mapStudent.insert(pair<int, string>(1, “student_one”));
         mapStudent.insert(pair<int, string>(2, “student_two”));
         mapStudent.insert(pair<int, string>(3, “student_three”));
 
//如果要演示输出效果，请选择以下的一种，看到的效果会比较好
         //如果要删除1,用迭代器删除
         map<int, string>::iterator iter;
         iter = mapStudent.find(1);
         mapStudent.erase(iter);
 
         //如果要删除1，用关键字删除
         Int n = mapStudent.erase(1);//如果删除了会返回1，否则返回0
 
         //用迭代器，成片的删除
         //一下代码把整个map清空
         mapStudent.earse(mapStudent.begin(), mapStudent.end());
         //成片删除要注意的是，也是STL的特性，删除区间是一个前闭后开的集合
 
         //自个加上遍历代码，打印输出吧
}
 
8.       其他一些函数用法
这里有swap,key_comp,value_comp,get_allocator等函数，这些函数在编程用的不是很多
 
9.       排序
STL中默认是采用小于号来排序的，以上代码在排序上是不存在任何问题的，因为上面的关键字是int型，它本身支持小于号运算，在一些特殊情况，比如关键字是一个结构体，涉及到排序就会出现问题，因为它没有小于号操作，insert等函数在编译的时候过不去，下面给出两个方法解决这个问题
第一种：小于号重载，程序举例
#include <map>
#include <string>
Using namespace std;
Typedef struct tagStudentInfo
{
         Int      nID;
         String   strName;
}StudentInfo, *PStudentInfo;  //学生信息
 
Int main()
{
         //用学生信息映射分数
         Map<StudentInfo, int>mapStudent;
         StudentInfo studentInfo;
         studentInfo.nID = 1;
         studentInfo.strName = “student_one”;
         mapStudent.insert(pair<StudentInfo, int>(studentInfo, 90));
         studentInfo.nID = 2;
         studentInfo.strName = “student_two”;
mapStudent.insert(pair<StudentInfo, int>(studentInfo, 80));
}
以上程序是无法编译通过的，只要重载小于号，就OK了，如下：
Typedef struct tagStudentInfo
{
         Int      nID;
         String   strName;
         Bool operator < (tagStudentInfo const& _A) const
         {
                   //这个函数指定排序策略，按nID排序，如果nID相等的话，按strName排序
                   If(nID < _A.nID)  return true;
                   If(nID == _A.nID) return strName.compare(_A.strName) < 0;
                   Return false;
         }
}StudentInfo, *PStudentInfo;  //学生信息
第二种：仿函数的应用，这个时候结构体中没有直接的小于号重载，程序说明
#include <map>
#include <string>
Using namespace std;
 
Typedef struct tagStudentInfo
{
         Int      nID;
         String   strName;
}StudentInfo, *PStudentInfo;  //学生信息
 
Classs 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()
{
         //用学生信息映射分数
         Map<StudentInfo, int, sort>mapStudent;
         StudentInfo studentInfo;
         studentInfo.nID = 1;
         studentInfo.strName = “student_one”;
         mapStudent.insert(pair<StudentInfo, int>(studentInfo, 90));
         studentInfo.nID = 2;
         studentInfo.strName = “student_two”;
mapStudent.insert(pair<StudentInfo, int>(studentInfo, 80));
}
 
10.   另外
由于STL是一个统一的整体，map的很多用法都和STL中其它的东西结合在一起，比如在排序上，这里默认用的是小于号，即less<>，如果要从大到小排序呢，这里涉及到的东西很多，在此无法一一加以说明。
还要说明的是，map中由于它内部有序，由红黑树保证，因此很多函数执行的时间复杂度都是log2N的，如果用map函数可以实现的功能，而STL  Algorithm也可以完成该功能，建议用map自带函数，效率高一些。