【C++】map详解
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📢前言
map的结构和set很类似，部分功能就不演示了，上一篇博客中有
Map 是 C++ 中非常重要的关联容器之一。它以键值对的形式存储数据，其中每个键都是唯一的，这意味着不能有重复的键。如果尝试插入一个已存在的键，将会覆盖该键对应的值。
Map 的内部结构是红黑树，这使得它具有很多优点。首先，数据是有序的，这有助于高效地进行查找、插入和删除操作。查找、插入、删除的平均和最坏时间复杂度都是 O (log n)，其中 n 是 map 中元素的个数。
例如，当我们需要存储学生的学号和姓名时，可以使用 map<int, string>，其中学号作为键，姓名作为值。这样可以通过学号快速地找到对应的学生姓名。
Map 的键和值可以是任意类型，但需要注意的是，如果键是自定义类型，需要为该类型提供小于运算符的重载，以便 map 能够对键进行排序。
在实际应用中，Map 非常适合用于需要快速查找和存储键值对的场景。比如，在字典应用中，可以将单词作为键，释义作为值，方便用户快速查询单词的含义。
总之，Map 以其高效的查找、插入和删除操作，以及有序性和唯一键的特点，在 C++ 编程中有着广泛的应用。
🏳️🌈一、pair类型介绍
在 C++ 中，pair类是一种模板类型，定义在<utility>头文件中。它将两个不同类型的值组合成一个单一的对象。对于map容器来说，map中的每个元素都是一个pair类型。map底层的红黑树节点中的数据，使用pair<Key,T>存储键值对数据。
typedef pair<const Key, T> value_type;template<classT1,classT2>structpair{typedef T1 first_type;typedef T2 second_type; T1 first; T2 second;// 构造函数pair():first(T1()),second(T2()){}// 带参构造函数pair(const T1& a,const T2& b):first(a),second(b){}// 拷贝构造函数template<classU,classV>pair(const pair<U, V>& pr):first(pr.first),second(pr.second){}};// 内联函数，建议编译器在调用该函数的地方直接插入函数体的代码template<classT1,classT2>inline pair<T1, T2>make_pair(T1 x, T2 y){return( pair<T1, T2>(x, y));}🏳️🌈二、map的增删查
map的增删查关注以下几个接口即可:
map增接口，插入的pair键值对数据，跟set所有不同，但是查和删的接口只用关键字key跟set是完全类似的，不过find返回iterator，不仅仅可以确认key在不在，还找到key映射的value，同时通过迭代还可以修改value
Member types key_type -> The first templateparameter(Key) mapped_type -> The second templateparameter(T) value_type -> pair<const key_type, mapped_type>// 单个数据插⼊，如果已经key存在则插⼊失败,key存在相等value不相等也会插⼊失败 pair<iterator,bool>insert(const value_type& val);// 列表插⼊，已经在容器中存在的值不会插⼊voidinsert(initializer_list<value_type> il);// 迭代器区间插⼊，已经在容器中存在的值不会插⼊template<classInputIterator>voidinsert(InputIterator first, InputIterator last);// 查找k，返回k所在的迭代器，没有找到返回end() iterator find(const key_type& k);// 查找k，返回k的个数 size_type count(const key_type& k)const;// 删除⼀个迭代器位置的值 iterator erase(const_iterator position);// 删除k，k存在返回0，存在返回1 size_type erase(const key_type& k);// 删除⼀段迭代器区间的值 iterator erase(const_iterator first, const_iterator last);// 返回⼤于等k位置的迭代器 iterator lower_bound(const key_type& k);// 返回⼤于k位置的迭代器 const_iterator lower_bound(const key_type& k)const🏳️🌈三、map的数据修改
前面我提到map支持修改mapped type 数据，不支持修改key数据，修改关键字数据，破坏了底层搜索树的结构。
map第一个支持修改的方式时通过迭代器，迭代器遍历时或者find返回key所在的iterator修改，map还有一个非常重要的修改接口operator[ ]，但是**operator[ ]**不仅仅支持修改，还支持插入数据和查找数据，所以他是一个多功能复合接口
需要注意从内部实现角度，map这里把我们传统说的value值，给的是T类型，typedef为mapped_type。而value_type是红黑树结点中存储的pair键值对值。日常使用我们还是习惯将这里的T映射值叫做value。
Member types key_type -> The first templateparameter(Key) mapped_type -> The second templateparameter(T) value_type -> pair<const key_type,mapped_type>// 查找k，返回k所在的迭代器，没有找到返回end()，如果找到了通过iterator可以修改key对应的 mapped_type值 iterator find(const key_type& k);// ⽂档中对insert返回值的说明// The single element versions (1) return a pair, with its member pair::first//set to an iterator pointing to either the newly inserted element or to the//element with an equivalent key in the map. The pair::second element in the pair//is set to true if a new element was inserted or false if an equivalent key//already existed.// insert插⼊⼀个pair<key, T>对象// 1、如果key已经在map中，插⼊失败，则返回⼀个pair<iterator,bool>对象，返回pair对象//first是key所在结点的迭代器，second是false// 2、如果key不在在map中，插⼊成功，则返回⼀个pair<iterator,bool>对象，返回pair对象//first是新插⼊key所在结点的迭代器，second是true// 也就是说⽆论插⼊成功还是失败，返回pair<iterator,bool>对象的first都会指向key所在的迭//代器// 那么也就意味着insert插⼊失败时充当了查找的功能，正是因为这⼀点，insert可以⽤来实现//operator[]// 需要注意的是这⾥有两个pair，不要混淆了，⼀个是map底层红⿊树节点中存的pair<key, T>，另//⼀个是insert返回值pair<iterator,bool> pair<iterator,bool>insert(const value_type& val); mapped_type&operator[](const key_type& k);// operator的内部实现 mapped_type&operator[](const key_type& k){// 1、如果k不在map中，insert会插⼊k和mapped_type默认值，同时[]返回结点中存储//mapped_type值的引⽤，那么我们可以通过引⽤修改返映射值。所以[]具备了插⼊+修改功能// 2、如果k在map中，insert会插⼊失败，但是insert返回pair对象的first是指向key结点的//迭代器，返回值同时[]返回结点中存储mapped_type值的引⽤，所以[]具备了查找+修改的功能 pair<iterator,bool> ret =insert({ k,mapped_type()}); iterator it = ret.first;return it->second;}🏳️🌈四、使用样例
构造遍历及增删查使用样例
#include<iostream>#include<map>usingnamespace std;intmain(){// initializer_list构造及迭代遍历 map<string, string> dict ={{"left","左边"},{"right","右边"},{"insert","插⼊"},{"string","字符串"}};//map<string, string>::iterator it = dict.begin();auto it = dict.begin();while(it != dict.end()){//cout << (*it).first <<":"<<(*it).second << endl;// map的迭代基本都使⽤operator->,这⾥省略了⼀个->// 第⼀个->是迭代器运算符重载，返回pair*，第⼆个箭头是结构指针解引⽤取//pair数据//cout << it.operator->()->first << ":" << it.operator->()-> second << endl; cout << it->first <<":"<< it->second << endl;++it;} cout << endl;// insert插⼊pair对象的4种⽅式，对⽐之下，最后⼀种最⽅便 pair<string, string>kv1("first","第⼀个"); dict.insert(kv1); dict.insert(pair<string, string>("second","第⼆个")); dict.insert(make_pair("sort","排序")); dict.insert({"auto","⾃动的"});// "left"已经存在，插⼊失败 dict.insert({"left","左边，剩余"});// 范围for遍历for(constauto& e : dict){ cout << e.first <<":"<< e.second << endl;} cout << endl; string str;while(cin >> str){auto ret = dict.find(str);if(ret != dict.end()){ cout <<"->"<< ret->second << endl;}else{ cout <<"⽆此单词，请重新输⼊"<< endl;}}// erase等接⼝跟set完全类似，这⾥就不演⽰讲解了return0;}map的迭代器和[]功能样例:
#include<iostream>#include<map>#include<string>usingnamespace std;intmain(){// 利⽤find和iterator修改功能，统计⽔果出现的次数 string arr[]={"苹果","西⽠","苹果","西⽠","苹果","苹果","西⽠","苹果","⾹蕉","苹果","⾹蕉"}; map<string,int> countMap;for(constauto& str : arr){// 先查找⽔果在不在map中// 1、不在，说明⽔果第⼀次出现，则插⼊{⽔果, 1}// 2、在，则查找到的节点中⽔果对应的次数++auto ret = countMap.find(str);if(ret == countMap.end()){ countMap.insert({ str,1});}else{ ret->second++;}}for(constauto& e : countMap){ cout << e.first <<":"<< e.second << endl;} cout << endl;return0;}#include<iostream>#include<map>#include<string>usingnamespace std;intmain(){// 利⽤[]插⼊+修改功能，巧妙实现统计⽔果出现的次数 string arr[]={"苹果","西⽠","苹果","西⽠","苹果","苹果","西⽠","苹果","⾹蕉","苹果","⾹蕉"}; map<string,int> countMap;for(constauto& str : arr){// []先查找⽔果在不在map中// 1、不在，说明⽔果第⼀次出现，则插⼊{⽔果, 0}，同时返回次数的引⽤，++⼀下就变成1次了// 2、在，则返回⽔果对应的次数++ countMap[str]++;}for(constauto& e : countMap){ cout << e.first <<":"<< e.second << endl;} cout << endl;return0;}#include<iostream>#include<map>#include<string>usingnamespace std;intmain(){ map<string, string> dict; dict.insert(make_pair("sort","排序"));// key不存在->插⼊ {"insert", string()} dict["insert"];// 插⼊+修改 dict["left"]="左边";// 修改 dict["left"]="左边、剩余";// key存在->查找 cout << dict["left"]<< endl;return0;}🏳️🌈五、multimap和map的差异
multimap和map的使用基本完全类似，主要区别点在于multimap支持关键值key冗余，那么insert/find/count/erase都围绕着支持关键值key冗余有所差异，这里跟set和multiset完全一样，比如find时，有多个key，返回中序第一个。其次就是multimap不支持门，因为支持key冗余，"就只能支持插入了，不能支持修改。
👥总结
本篇博文对 map 做了一个较为详细的介绍，不知道对你有没有帮助呢
觉得博主写得还不错的三连支持下吧！会继续努力的~
