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标准模板库(STL)学习指南之map映射

2011-07-19 09:24 387 查看
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，它完成有可能在我们处理一对一数据的时候，在编程上提供快速通道。这里说下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，后边我们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：

viewsourceprint?

Map<
int
,string>mapStudent;
1.map的构造函数

map共提供了6个构造函数，这块涉及到内存分配器这些东西，略过不表，在下面我们将接触到一些map的构造方法，这里要说下的就是，我们通常用如下方法构造一个map：

viewsourceprint?

Map<
int
,string>mapStudent;
2.数据的插入

在构造map容器后，我们就可以往里面插入数据了。这里讲三种插入数据的方法：

第一种：用insert函数插入pair数据，下面举例说明(以下代码虽然是随手写的，应该可以在VC和GCC下编译通过，大家可以运行下看什么效果，在VC下请加入这条语句，屏蔽4786警告

viewsourceprint?

01
＃pragmawarning(disable:4786))
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03
#include<map>
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05
#include<string>
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#include<iostream>
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Using
namespace
std;
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Intmain()
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{
14
15
　　Map<
int
,string>mapStudent;
16
17
　　mapStudent.insert(pair<
int
,string>(1,“student_one”));
18
19
　　mapStudent.insert(pair<
int
,string>(2,“student_two”));
20
21
　　mapStudent.insert(pair<
int
,string>(3,“student_three”));
22
23
　　map<
int
,string>::iteratoriter;
24
25
　　
for
(iter=mapStudent.begin();iter!=mapStudent.end();iter++)
26
27
　　{
28
29
　　　　Cout<<iter->first<<””<<iter->second<<end;
30
31
　　}
32
33
}
第二种：用insert函数插入value_type数据，下面举例说明

viewsourceprint?

01
#include<map>
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03
#include<string>
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05
#include<iostream>
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07
Using
namespace
std;
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09
Intmain()
10
11
{
12
13
　　Map<
int
,string>mapStudent;
14
15
　　mapStudent.insert(map<
int
,string>::value_type(1,“student_one”));
16
17
　　mapStudent.insert(map<
int
,string>::value_type(2,“student_two”));
18
19
　　mapStudent.insert(map<
int
,string>::value_type(3,“student_three”));
20
21
　　map<
int
,string>::iteratoriter;
22
23
　　
for
(iter=mapStudent.begin();iter!=mapStudent.end();iter++)
24
25
　　{
26
27
　　　　Cout<<iter->first<<””<<iter->second<<end;
28
29
　　}
30
31
}
第三种：用数组方式插入数据，下面举例说明

viewsourceprint?

01
#include<map>
02
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#include<string>
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05
#include<iostream>
06
07
Using
namespace
std;
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09
Intmain()
10
11
{
12
13
　　Map<
int
,string>mapStudent;
14
15
　　mapStudent[1]=“student_one”;
16
17
　　mapStudent[2]=“student_two”;
18
19
　　mapStudent[3]=“student_three”;
20
21
　　map<
int
,string>::iteratoriter;
22
23
　　
for
(iter=mapStudent.begin();iter!=mapStudent.end();iter++)
24
25
　　{
26
27
　　　　Cout<<iter->first<<””<<iter->second<<end;
28
29
　　}
30
31
}
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成一样的，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操作是插入数据不了的，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

viewsourceprint?

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，那么这就涉及到我们怎么知道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

viewsourceprint?

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

viewsourceprint?

01
#include<map>
02
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#include<string>
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#include<iostream>
06
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Using
namespace
std;
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Intmain()
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{
12
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　　Map<
int
,string>mapStudent;
14
15
　　Pair<map<
int
,string>::iterator,
bool
>Insert_Pair;
16
17
　　Insert_Pair＝mapStudent.insert(pair<
int
,string>(1,“student_one”));
18
19
　　If(Insert_Pair.second==
true
)
20
21
　　{
22
23
　　　　Cout<<”InsertSuccessfully”<<endl;
24
25
　　}
26
27
　　Else
28
29
　　{
30
31
　　　　Cout<<”InsertFailure”<<endl;
32
33
　　}
34
35
　　Insert_Pair＝mapStudent.insert(pair<
int
,string>(1,“student_two”));
36
37
　　If(Insert_Pair.second==
true
)
38
39
　　{
40
41
　　　　Cout<<”InsertSuccessfully”<<endl;
42
43
　　}
44
45
　　Else
46
47
　　{
48
49
　　　　Cout<<”InsertFailure”<<endl;
50
51
　　}
52
53
　　map<
int
,string>::iteratoriter;
54
55
　　
for
(iter=mapStudent.begin();iter!=mapStudent.end();iter++)
56
57
　　{
58
59
　　　　Cout<<iter->first<<””<<iter->second<<end;
60
　　　　
61
　　}
62
63
}
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

viewsourceprint?

01
#include<map>
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03
#include<string>
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#include<iostream>
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Using
namespace
std;
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Intmain()
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{
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　　Map<
int
,string>mapStudent;
14
15
　　mapStudent[1]=“student_one”;
16
17
　　mapStudent[1]=“student_two”;
18
19
　　mapStudent[2]=“student_three”;
20
21
　　map<
int
,string>::iteratoriter;
22
23
　　
for
(iter=mapStudent.begin();iter!=mapStudent.end();iter++)
24
25
　　{
26
27
　　　　Cout<<iter->first<<””<<iter->second<<end;
28
29
　　}
30
31
}
3.map的大小

在往map里面插入了数据，我们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：

viewsourceprint?

IntnSize=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，上面举例程序中到处都是了，略过不表

第二种：应用反相迭代器，下面举例说明，要体会效果，请自个动手运行程序

viewsourceprint?

01
#include<map>
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#include<string>
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#include<iostream>
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Using
namespace
std;
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Intmain()
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{
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　　Map<
int
,string>mapStudent;
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　　mapStudent.insert(pair<
int
,string>(1,“student_one”));
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　　mapStudent.insert(pair<
int
,string>(2,“student_two”));
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　　mapStudent.insert(pair<
int
,string>(3,“student_three”));
20
21
　　map<
int
,string>::reverse_iteratoriter;
22
23
　　
for
(iter=mapStudent.rbegin();iter!=mapStudent.rend();iter++)
24
25
　　{
26
27
　　　　Cout<<iter->first<<””<<iter->second<<end;
28
29
　　}
30
31
}
第三种：用数组方式，程序说明如下

viewsourceprint?

01
#include<map>
02
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#include<string>
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#include<iostream>
06
07
Using
namespace
std;
08
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Intmain()
10
11
{
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　　Map<
int
,string>mapStudent;
14
15
　　mapStudent.insert(pair<
int
,string>(1,“student_one”));
16
17
　　mapStudent.insert(pair<
int
,string>(2,“student_two”));
18
19
　　mapStudent.insert(pair<
int
,string>(3,“student_three”));
20
21
　　
int
nSize=mapStudent.size()
22
23
　　
//此处有误，应该是for(intnIndex=1;nIndex<=nSize;nIndex++)
24
25
　　
//byrainfish
26
27
　　
for
(
int
nIndex=0;nIndex<nSize;nIndex++)
28
29
　　{
30
31
　　　　Cout<<mapStudent[nIndex]<<end;
32
33
　　}
34
35
}
5.数据的查找（包括判定这个关键字是否在map中出现）

在这里我们将体会，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，这里标题虽然是数据的查找，在这里将穿插着大量的map基本用法。

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，当然是返回1了

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

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01
#include<map>
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#include<string>
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05
#include<iostream>
06
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Using
namespace
std;
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Intmain()
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{
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　　Map<
int
,string>mapStudent;
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　　mapStudent.insert(pair<
int
,string>(1,“student_one”));
16
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　　mapStudent.insert(pair<
int
,string>(2,“student_two”));
18
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　　mapStudent.insert(pair<
int
,string>(3,“student_three”));
20
21
　　map<
int
,string>::iteratoriter;
22
23
　　iter=mapStudent.find(1);
24
25
　　
if
(iter!=mapStudent.end())
26
27
　　{
28
29
　　　　Cout<<”Find,thevalueis”<<iter->second<<endl;
30
31
　　}
32
33
　　Else
34
　　
35
　　{
36
37
　　　　Cout<<”DonotFind”<<endl;
38
39
　　}
40
41
}
第三种：这个方法用来判定数据是否出现，是显得笨了点，但是，我打算在这里讲解

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

viewsourceprint?

01
#include<map>
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#include<string>
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#include<iostream>
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Using
namespace
std;
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Intmain()
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{
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　　Map<
int
,string>mapStudent;
14
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　　mapStudent[1]=“student_one”;
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17
　　mapStudent[3]=“student_three”;
18
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　　mapStudent[5]=“student_five”;
20
21
　　map<
int
,string>::iteratoriter;
22
23
　　iter=mapStudent.lower_bound(2);
24
25
　　{
26
27
　　　　
//返回的是下界3的迭代器
28
29
　　　　Cout<<iter->second<<endl;
30
31
　　}
32
33
　　iter=mapStudent.lower_bound(3);
34
35
　　{
36
37
　　　　
//返回的是下界3的迭代器
38
39
　　　　Cout<<iter->second<<endl;
40
41
　　}
42
43
　　iter=mapStudent.upper_bound(2);
44
45
　　{
46
47
　　　　
//返回的是上界3的迭代器
48
49
　　　　Cout<<iter->second<<endl;
50
51
　　}
52
53
　　iter=mapStudent.upper_bound(3);
54
55
　　{
56
57
　　　　
//返回的是上界5的迭代器
58
59
　　　　Cout<<iter->second<<endl;
60
61
　　}
62
63
　　Pair<map<
int
,string>::iterator,map<
int
,string>::iterator>mapPair;
64
65
　　mapPair=mapStudent.equal_range(2);
66
67
　　
if
(mapPair.first==mapPair.second)
68
　　{
69
70
　　　　cout<<”DonotFind”<<endl;
71
72
　　}
73
74
　　Else
75
76
　　{
77
78
　　　　Cout<<”Find”<<endl;
79
　　}
80
81
　　mapPair=mapStudent.equal_range(3);
82
83
　　
if
(mapPair.first==mapPair.second)
84
　　{
85
86
　　　　cout<<”DonotFind”<<endl;
87
88
　　}
89
90
　　Else
91
92
　　{
93
94
　　　　Cout<<”Find”<<endl;
95
　　}
96
97
}
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

viewsourceprint?

01
#include<map>
02
03
#include<string>
04
05
#include<iostream>
06
07
Using
namespace
std;
08
09
Intmain()
10
11
{
12
13
　　Map<
int
,string>mapStudent;
14
15
　　mapStudent.insert(pair<
int
,string>(1,“student_one”));
16
17
　　mapStudent.insert(pair<
int
,string>(2,“student_two”));
18
19
　　mapStudent.insert(pair<
int
,string>(3,“student_three”));
20
21
　　
//如果你要演示输出效果，请选择以下的一种，你看到的效果会比较好
22
23
　　
//如果要删除1,用迭代器删除
24
25
　　map<
int
,string>::iteratoriter;
26
27
　　iter=mapStudent.find(1);
28
29
　　mapStudent.erase(iter);
30
31
　　
//如果要删除1，用关键字删除
32
33
　　Intn=mapStudent.erase(1);
//如果删除了会返回1，否则返回0
34
35
　　
//用迭代器，成片的删除
36
37
　　
//一下代码把整个map清空
38
39
　　mapStudent.earse(mapStudent.begin(),mapStudent.end());
40
41
　　
//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
42
43
　　
//自个加上遍历代码，打印输出吧
44
45
}
8.其他一些函数用法

这里有swap,key_comp,value_comp,get_allocator等函数，感觉到这些函数在编程用的不是很多，略过不表，有兴趣的话可以自个研究

9.排序

这里要讲的是一点比较高深的用法了,排序问题，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

viewsourceprint?

#include<map>
#include<string>
Using
namespace
std;
Typedef
struct
tagStudentInfo
{
　　IntnID;
　　StringstrName;
}StudentInfo,*PStudentInfo;
//学生信息
Intmain()
{
　　
int
nSize;
　　
//用学生信息映射分数
　　map<StudentInfo,
int
>mapStudent;
　　map<StudentInfo,
int
>::iteratoriter;
　　StudentInfostudentInfo;
　　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));
　　
for
(iter=mapStudent.begin();iter!=mapStudent.end();iter++)
　　　　cout<<iter->first.nID<<endl<<iter->first.strName<<endl<<iter->second<<endl;
}
以上程序是无法编译通过的，只要重载小于号，就OK了，如下：

viewsourceprint?

Typedef
struct
tagStudentInfo
{
　　IntnID;
　　StringstrName;
　　Booloperator<(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

viewsourceprint?

#include<map>
#include<string>
Using
namespace
std;
Typedef
struct
tagStudentInfo
{
　　IntnID;
　　StringstrName;
}StudentInfo,*PStudentInfo;
//学生信息
Classssort
{
　　Public:
　　　　Booloperator()(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
;
　　　　　}
};
Intmain()
{
　　
//用学生信息映射分数
　　Map<StudentInfo,
int
,sort>mapStudent;
　　StudentInfostudentInfo;
　　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STLAlgorithm也可以完成该功能，建议用map自带函数，效率高一些。

下面说下，map在空间上的特性，否则，估计你用起来会有时候表现的比较郁闷，由于map的每个数据对应红黑树上的一个节点，这个节点在不保存你的数据时，是占用16个字节的，一个父节点指针，左右孩子指针，还有一个枚举值（标示红黑的，相当于平衡二叉树中的平衡因子），我想大家应该知道，这些地方很费内存了吧，不说了……

//if($!=jQuery){
$=jQuery.noConflict();
}
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//]]>
                                            

                                        

                        
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