C++ map 学习笔记

作者：@cherish.
课程学习内容为作者从学校的PPT处摘抄，仅供自己学习参考，若需转载请注明出处：https://www.cnblogs.com/cherish-/p/16148101.html

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std::map

以下内容大多来自此处，并将其中内容做了简化，想详细了解的可点击该链接进行了解和学习。

定义于头文件<map>

std::map 是有序键值对容器，它的元素的键是唯一的。用比较函数 Compare 排序键。搜索、移除和插入操作拥有对数复杂度。 map 通常实现为红黑树。在每个标准库使用比较 (Compare) 概念的位置，以等价关系检验唯一性。不精确而言，若二个对象a 与 b 互相比较不小于对方 ：!comp(a, b) && !comp(b, a) ，则认为它们等价（非唯一）。所以对于自定义类型，只需要重载小于运算符就可以使用std::map容器。

声明方式：

std::map<int , int>mp;//声明一个由int到int的map映射
std::map<long long, vector<int>>mp;//声明一个由long long到vector<int>的映射
std::map<int , map<int , int>>mp;//map嵌套
//声明一般来讲对于值没有要求，但对于键需要重载比较运算符，根据前述，对于自定义类，重载小于运算符即可

元素访问

• at()

  返回到拥有等于key 的关键的元素被映射值的引用。若无这种元素，则抛出 std::out_of_range 类型异常。

  复杂度：$O(logn)$，$n$为容器的大小。

• operator []

  若不存在拥有关键 key 的元素，则为到新元素被映射值的引用。否则为到既存的关键等价于 key 的元素的被映射值的引用。也即当访问一个键key时，若std::map中存在该元素，就返回其值的引用；若不存在该元素，则先插入该键key，对应的值为默认值。故向std::map中插入元素可以这样实现：

  std::map<int , float>mp;
  mp[1] = 1.1;//插入了键值对(1 , 1.1)
  mp[1] = 2.1;//将上述的键1的值由1.1修改为2.1
  

  复杂度：$O(logn)$，$n$为容器大小

  上述方法也可以用于判断std::map中是否含有某元素（即map[key] == initVal）但这样在不存在这个元素时会使得std::map::size的值增加一，在实际使用中若需要使用到std::map::size时容易出错。

迭代器

因为std::map是有序容器，所以使用迭代器访问得到的键值对是按照键值排序的。他的所有迭代器同vector，使用方法也相同，不再赘述。

容量

名称和含义都与vector的类似

• empty()

  若容器为空则为 true ，否则为 false

• size()

  容器中的元素数量。

• max_size()

  元素数量的最大值。此值通常反映容器大小上的理论极限。

其他函数

• clear()

  从容器擦除所有元素。此调用后 size() 返回零。

  复杂度：$O(n)$，$n$为map中的元素数量。

• insert()

  有很多重载，可以参考此页面了解和学习。

• insert_or_assign()

  C++17的函数，可以参考此页面了解和学习。简单来说其功能为：插入元素，或若键已存在则赋值给当前元素。

• try_emplace()

  C++17的函数，可以参考此页面了解和学习。简单来说其功能为：若键不存在则原位插入，若键存在则不做任何事。

• erase()

  可以参考此页面了解和学习。简单来说其功能为：从map中擦除元素。

• swap()

  将内容与 other 的交换。不在单独的元素上调用任何移动、复制或交换操作。

  复杂度：$O(1)$。

• merge()

  C++17的函数，可以参考此页面了解和学习。简单来说其功能为：从另一容器接合结点。

  复杂度：$Nlog(size() + N)$，$N$为一个map中的结点数量。

• count()

  返回拥有关键比较等价于指定参数的元素数，因为此容器不允许重复故为 1 或 0。该方法不会向map中插入一个键值对，所以在需要判断一个map里面是否含有键key时可以使用该方法。

  复杂度：$O(logn)$，$n$为map中的元素数量

• find()

  寻找键等于key的元素。若存在返回对应的迭代器，否则返回end()。该方法也可用于判断是否存在某个键。

  复杂度：$O(logn)$，含义同上

• contains()

  C++20函数，判断map中是否存在键key，返回值为bool值。

  复杂度：$O(logn)$，含义同上

• equal_range()

  返回容器中所有拥有给定关键的元素范围。范围以二个迭代器定义，一个指向首个不小于 key 的元素，另一个指向首个大于 key 的元素。首个迭代器可以换用 lower_bound() 获得，而第二迭代器可换用 upper_bound()获得。

• lower_bound()

  指向首个不小于 key 的元素的迭代器。若找不到这种元素，则返回尾后迭代器end()

• upper_bound()

  指向首个大于 key 的元素的迭代器。若找不到这种元素，则返回尾后迭代器end()