STL之关联容器---set, mutilset, map, mutilmap

STL的容器分为序列容器和关联容器。它们所表达的数据结构各有不同：

序列容器：vector（变长数组）， list（链表）， queue（队列）， heap（堆算法）等

关联容器：set/mutilset，map/mutilmap，（都表达二叉树，且都由红黑树实现）

关联容器是指容器的元素为键值对（key-value）,但这四种关联容器的键值对之间略有差异

一、set/mutilset

set是集合之意，其键值对的键和值相同，那么set更像普通的二叉树即结点是键值和实值。

set的键值不允许相同，所以set的value值也没有相同的。而这也是mutilset和set唯一的不同，mutilset可以有相同的键值。

set是基于红黑树的所以其中的元素会自动排序。

 

set常用操作：

定义set： set<int> a;

插入元素： a.insert(1);

删除元素： a.erase(1);

删除所有元素： a.clear():

判断容器是否为空： a.empty();

返回容器当前元素个数： a.size();

判断元素是否属于集合： if(a.find(1)!=a.end())则属于

集合的并，交，差：

set_union(a.begin(), a.end(), b.begin, b.end(), insert_iterator<set<int> >(c,c.begin()));

 

set_intersection(a.begin(),a.end(),b.begin(),b.end(),insert_iterator<set<int> >(c,c.begin()));

set_difference(a.begin(),a.end(),b.begin(),b.end(),insert_iterator<set<int> >(c,c.begin()));

 

以下是收集的关于set的问题：

（1）为何map和set的插入删除效率比用其他序列容器高？

因为对于关联容器来说，不需要做内存拷贝和内存移动。set容器内所有元素都是以节点的方式来存储，其节点结构和链表差不多，指向父节点和子节点。（用节点表示二叉树结构）

因此插入的时候只需要稍做变换，把节点的指针指向新的节点就可以了。删除的时候类似，稍做变换后把指向删除节点的指针指向其他节点也OK了。这里的一切操作就是指针换来换去，和内存移动没有关系。

（2）对set进行增删操作后，迭代器iterator如何变化？

set的迭代器本质上是const_iterator，这是因为RB-tree的结构依赖于数据的组织，如果允许通过iterator改变set元素值，会严重破坏RB-tree结构。

iterator这里就相当于指向节点的指针，内存没有变，指针就没有失效，只是指向的内容变化了。进行增删操作后，只影响本身的迭代器，对其它迭代器无影响。

示例代码：

 

void test_set()
{
    set<int> a;
    for (int i=2;i<9;i++)
    {
        a.insert(i);
    }
    a.insert(1);
    cout<<"set中第一个元素："<<*a.begin()<<endl;
    cout<<"set中元素个数："<<a.size()<<endl;
    int arr[]={9,10,11};
    a.insert(arr,arr+2);
    set<int>::iterator iter;
    for (iter=a.begin();iter!=a.end();iter++)
    {
        cout<<*iter<<" ";
    }
    cout<<endl;
    a.erase(1);
    set<int>::iterator  itl=a.begin();
    itl++;
    itl++;
    a.erase(a.begin(),itl);
    for (iter=a.begin();iter!=a.end();iter++)
    {
        cout<<*iter<<" ";
    }
    return;
}

 

 

结果：

说明几点：元素1是第二次插入的，却在set第一个位置上，验证了set自动排序（升序）；

在用数组插入时，我的区间是（arr,arr2）即（9,10,11），但是结果中没有11，说明insert()内区间也是左闭右开，即[arr，arr+2);这和下面的erase一样。

 

 

二、map/mutilmap

 map是映射之意，即用键值(key)映射实值数据(value)。

对比set，map的关联特效更加明显，但类似set，map也不允许有相同的键值，要想有相同键值可用mutilmap。

可能你会疑问set只有一个相同的值，为何也算关联？这是因为set和map都是相同的数据结构，

它们都由pair这种结构生成，并根据pair第一个元素值进行排序。

map的常用操作：

定义map： map<int,string> b;

插入数据：b.insert(map<int, string>::value_type(1,"aaa"));

或数组插入：b[1]="aaa";

删除数据：b.erase(1);  或b.erase(b.begin(), iter);//注意删除区间是左闭右开

删除所有数据：b.clear();

数据遍历方式：迭代器遍历：

map<int, string>::iterator iter;

for(iter=b.begin();iter!=b.end();iter++)

{ cout<<iter->first<<" "<<iter->second<<endl;  }

 

数组遍历：

int bsize=b.size();

for(int i=1;i<=bsize;i++)

{ cout<<b[i]<<endl; }

 

示例代码：

void test_map()
{
    map<int, string> week;
    week.insert(map<int,string>::value_type(1,"monday"));
    week.insert(map<int,string>::value_type(2,"tuesday"));
    week[3]="wednesday";
    week[4]="thursday";
    week[5]="friday";
    week[6]="saturday";
    week[7]="sunday";
    map<int, string>::iterator iter;
    for (iter=week.begin();iter!=week.end();iter++)
    {
        cout<<iter->first<<":"<<iter->second<<"  ";
    }
    cout<<endl;
    ///下面演示两种插入方式插入相同键值的不同结果
    week.insert(map<int, string>::value_type(1,"errorday1"));
    cout<<"insert之后："<<week[1]<<endl;
    week[1]="errorday2";
    cout<<"数组插入后："<<week[1]<<endl;

    week.erase(1);
    map<int, string>::iterator itr=week.begin();
    itr++;
    itr++;
    week.erase(week.begin(), itr);
    for (iter=week.begin();iter!=week.end();iter++)
    {
        cout<<iter->first<<":"<<iter->second<<" ";
    }

    return;
}

结果：

说明几点：插入对比可看出insert插入相同键值的数据不会覆盖，而数组方式插入数据会覆盖相同键值的数据。

 

掌握这些基本知识后，可以试着用set和map去解决下实际问题。推荐看看这个写的。以后我也会陆续添加容器的应用实例。