C++ STL 中 map 与 set 容器的核心用法解析

1.3 赋值运算符重载

支持对象赋值和列表直接赋值。

// 1. 赋值一个对象
std::set<std::string> s6 = s5;

// 3. 赋值一个列表（更常用）
std::set<std::string> s7 = {"苹果", "香蕉", "梨"};

1.4 迭代器的使用

set 的迭代器主要用于遍历，不支持修改元素值。遍历时结果为升序序列（中序遍历）。

std::set<std::string> s = {"苹果", "香蕉", "梨", "水蜜桃", "西瓜"};
auto it1 = s.begin();
while (it1 != s.end()) {
    std::cout << *it1 << " ";
    it1++;
}
// 输出：梨 水蜜桃 苹果 西瓜 香蕉

1.5 常用方法的使用

(1) empty

判断容器是否为空，返回 bool 类型。

std::set<std::string> s1; // 空
std::set<std::string> s2 = {"苹果", "香蕉"}; // 非空
if (!s1.empty()) std::cout << "set 非空" << std::endl;
else std::cout << "set 为空" << std::endl;

(2) size

返回容器中元素个数，类型为 size_t。

std::cout << "s1 的 size：" << s1.size() << std::endl;
std::cout << "s2 的 size：" << s2.size() << std::endl;

(3) insert

插入元素。最常用的是直接插入单个值，返回值包含迭代器和是否插入成功的标志。

std::set<int> s = {3, 2, 5, 6, 4, 9, 7, 8, 1, 10};
for (auto e : s) std::cout << e << " ";
std::cout << std::endl;
s.insert(11);
s.insert(-1);
for (auto e : s) std::cout << e << " ";
// 输出：-1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

(4) erase

删除元素。支持通过迭代器、值或区间删除。返回值为删除的元素个数（用于 multiset 时更有意义）。

std::set<int> s = {3, 2, 5, 6, 4, 9, 7, 8, 1, 10};
if (s.erase(10)) std::cout << "删除成功" << std::endl;
else std::cout << "删除失败，没有这个值" << std::endl;

if (s.erase(100)) std::cout << "删除成功" << std::endl;
else std::cout << "删除失败，没有这个值" << std::endl;

(5) find

查找元素，返回迭代器位置。若未找到则返回 end()。

std::set<int> s = {3, 2, 5, 6, 4, 9, 7, 8, 1, 10};
auto retit1 = s.find(3);
if (retit1 != s.end()) std::cout << "找到了" << std::endl;
else std::cout << "没找到" << std::endl;

(6) count

统计特定值的出现次数。在 set 中通常为 0 或 1。

std::set<int> s = {3, 2, 5, 6, 4, 9, 7, 8, 1, 10};
if (s.count(3)) std::cout << "找到了" << std::endl;
else std::cout << "没找到" << std::endl;

(7) lower_bound / upper_bound

这两个方法常用于范围查询，返回迭代器。

• lower_bound(val)：返回第一个不小于 val 的迭代器。
• upper_bound(val)：返回第一个大于 val 的迭代器。

std::set<int> s = {2, 4, 3, 5, 6, 1, 8, 7, 9, 10};
// [3, 6]
auto retit1 = s.lower_bound(3); // 指向 3
auto retit2 = s.upper_bound(6); // 指向 7
for (auto it1 = retit1; it1 != retit2; it1++) {
    std::cout << *it1 << " ";
}
// 输出区间为 [3,6]，实际迭代器范围左闭右开

s.erase(retit1, retit2); // 删除区间 [3,6]

二、map 的使用

map 存储键值对（Key-Value），底层同样基于红黑树。相比 set，它需要处理 pair 类型的封装。

2.1 pair 类型

map 元素以 pair 形式存储，包含 first (key) 和 second (value)。

std::pair<std::string, std::string> p2("string", "字符串");
std::cout << "key: " << p2.first << " value: " << p2.second << std::endl;

可通过 make_pair 辅助构造。

2.2 基本结构

map 模板参数为 <Key, Value>，其余与 set 类似。

2.3 构造函数

支持空构造、区间构造、拷贝构造及列表初始化。列表初始化在 map 中非常常用。

// 1. 空构造
std::map<int, int> m1;

// 2. 迭代器区间构造
std::vector<std::pair<int, int>> v = {{1, 100}, {2, 200}};
std::map<int, int> m2(v.begin(), v.end());

// 5. 初始化列表构造
std::map<std::string, std::string> m5 = {
    {"string", "字符串"},
    {"bool", "布尔值"}
};

2.4 访问遍历相关

(1) 迭代器

key 不可修改，value 可修改。

std::map<std::string, std::string> m = {{"string", "字符串"}};
for (auto it1 = m.begin(); it1 != m.end(); ++it1) {
    std::cout << it1->first << ":" << it1->second << std::endl;
}

(2) operator[]

通过下标访问 value。若 key 不存在，会自动创建并默认初始化 value。

m["array"] = "数组"; // 插入新键值对
std::cout << m["string"] << std::endl; // 访问现有值

(3) 结构化绑定

C++17 引入的语法，使代码更简洁。

for (auto& [k, v] : m) {
    std::cout << k << ":" << v << std::endl;
}

2.5 常用方法/重载

(1) insert

插入 pair 数据。若 key 已存在，插入失败，返回的 second 为 false。

std::map<int, int> m = {{1, 100}, {2, 200}};
m.insert({3, 300}); // 成功
if ((m.insert({1, 999})).second == false) {
    std::cout << "插入失败，key 值已存在" << std::endl;
}

(2) operator[]

除了访问，它还兼具插入功能。当 key 不存在且未赋值时，会根据模板类型默认初始化 value。

std::map<std::string, std::string> m = {{"bool", "布尔值"}};
m["bool"] = "xxx";      // 修改
m["array"] = "数组";     // 插入
m["string"];            // 默认初始化为空串

调试结果验证了上述行为，实际开发中可根据需求选择 insert 或 operator[]。