C++关联容器之map

1.map简介

　　map中的元素是关键字-值对：关键字起到索引的作用，值表示与索引相关的数据。我们常用的字典就是很好的map的实例，单词作为索引，其中文含义代表其值。map类型通常被称为关联数组，其和数组很相似，只不过其下标不是整数而是关键

字，我们通过关键字来查找值而不是位置。比如电话簿也是一个map的例子，姓名作为关键字其对应的值就为该人的电话号码。map类型定义在头文件map中。

注意：map是有序的且不允许重复关键字的关联容器！其有序的实现是依靠关键字类型中的"<"来实现的。

 

2.map的定义与初始化

　　2.1 创建空map

map<key_type,value_type> tempMap;//创建空map

　　2.2 列表初始化map

map<key_type,value_type> tempMap{
　　{key1,value1},
　　{key2,value2},
　　......}；

　　2.3 使用已有的map复制构造

map<key_type,value_type> tempMap(existMap);//注意关键字类型与值类型匹配

　  2.4  指定已有map的迭代器返回进行构造

map<key_type,value_type> tempMap(b,e);//b,e为已有map对象的迭代器范围

 

3.map的赋值操作

　　我们可以将一个已有的map赋值给另一个map：

map1=map2;

map也支持列表赋值：

map<key_type,value_type> tempMap={
　　{key1,value1},
　　{key2,value2},
　　......};

 

4.关联容器额外的类型别名

　　除了之前的容器操作具有的类型，map有自己独特的类型别名：

类型别名	说明
key_type	关键字类型
mapped_type	关键字关联的类型
value_type	pair<const key_type,mapped_type>

举例

map<int ,string> myMap;
myMap::value_type v1;//v1为pair<const int ,string>类型
myMap::key_type v2;//v2为int类型
myMap::mapped_type v3;//v3为string类型

 

5. 新的数据类型  pair类型

　　pair标准类型定义在头文件utility中，一个pair保存两个数据成员，pair是用来生成特定类型的模板，当创建一个pair对象时必须要提供两个类型名，

pair<string string> A;//保存两个string
pair<string ,size_t> B;//保存一个string，一个size_t
pair<int ,vector<int>> C;//保存一个int和vector<int>

上面的代码都是执行了默认构造函数来对数据成员进行初始化，我们也可以初始化器：

pair<string,string> thePair{"Hello","World"};

pair的数据成员是public的，并且成员命名为first和second，我们可以使用普通的成员访问符“.”来进行访问。

　　我们可以在pair上的操作如下：

操作	说明
pair<T1,T2> P;	p的成员数据类型分别为T1，T2，并执行默认初始化
pair<T1,T2> p(v1,v2);	P的成员数据类型分别为T1，T2，并且使用v1,v2分别初始化
pair<T1,T2> p={v1,v2};	等价于上式
make_pair(v1,v2);	返回一个v1和v2初始化的pair，其类型由v1和v2推断而来
p.first	返回p的first成员
p.second	返回p的second成员
p1 relop p2	执行关系运算(>,<,<=,>=),利用数据类型中的关系运算
p1==p2	相等性判断，必须first和second同时满足要求
p1!=p2	不等于判断

 

5.1 创建使用pair对象的函数

pair<int ,string> do_something(vecotr<string> &v)
{

    if(!v.empty())
    {
       return {v.back().size(),v.back()}; 
    }
    else
    {
       return pair<int ,string>();    
    }    

}

有些较早版本的编译器不支持花括号返回，那我们可以先构造pair对象再返回

pair<int ,string> do_something(vecotr<string> &v)
{

    if(!v.empty())
    {
       return pair<int ,string>(v.back().size(),v.back());//也可使用make_pair来生成pair对象
　　 }
    else
    {
       return pair<int ,string>();    
    }    

}

 

6.map的迭代器

　　当我们对map的迭代器进行解引用的时候我们得到的是value_type类型，也就是一个pair类型，要注意的是其first成员是const的，second成员是非常量成员，很明显我们不能改变map关键字，但我们可以改变关键字所关联的值，我们可以使用迭代器来遍历我们的map对象

auto map_iter=myMap.cbegin();
while(map_iter!=myMap.cend())
{
      cout<<"key: "<<map_iter->first<<"value: "<<map_iter->second<<endl;
      
       ++map_iter; 
}    

　　注意：由于map中的关键字是const，我们一般不对map使用泛型算法！

 

7.向map添加元素

　　我们使用insert对map进行元素添加操作，我们必须要记住的一点就是map的元素是pair类型的，下面列举常用的insert方法：

myMap.insert({k1,v1});
myMap.insert(make_pair(k2,v2));
myMap.insert(pair<key_type,value_type>(k3,v3));
myMap.insert(map<key_type,value_type>::value_type(k4,v4));

下面列举其他的一些添加元素的方式：

操作	说明
c.insert(v)	v为value_type对象，返回一个pair包含一个迭代器和是否成功插入的bool值，关键词不存在才插入
c.emplace(args)	args用来构造元素，返回一个pair包含一个迭代器和是否成功插入的bool值，关键词不在才插入
c.insert(b,e)	b和e是迭代器，指定多个元素插入，返回void
c.insert(il)	il花括号列表形式，返回void
c.insert(p.v)	和insert(v)类似，p是迭代器，指定从哪里开始搜索新元素应该存储的位置,返回值为一个迭代器，指出具有给定关键字的元素
c.emplace(p,args)	和c.emplace(args)类似，p是迭代器，指定从哪里开始搜索新元素应该存储的位置,返回值为一个迭代器，指出具有给定关键字的元素

 7.1 检测insert的返回值

 　　添加单一元素的insert和emplace返回值一个pair，告诉我们插入是否成功，pair的first是一个迭代器，指向具有给定关键字的元素，second是一个bool型，如果插入成功为true，否则为false。如果关键字已经在map中那么insert和emplace什么也不做。

 

8.删除元素

　　使用erase函数来执行map的删除操作：

操作	说明
c.erase(k)	删除c中关键词为k的元素，返回值为size_type类型，指出删除元素的数目，因为map中不允许重复，返回值为0或者1
c.erase(p)	从c中删除迭代器p指定的元素，p必须指向一个真实存在的元素，返回值指向p之后元素的迭代器，如果p指向c的微元素，那么将返回c.end()
c.erase(b,e)	删除迭代器对b和e所表示返回的元素，返回值迭代器e

　

9. map的下标操作

　　map提供了下标操作和at函数操作。我们对map使用下标操作要注意下标是关键字，还要注意的是对不存在map中的关键字使用了下标操作，会添加一个具有该关键字的元素到map中。

操作	说明
c[k]	返回关键字为k的元素，如果k不在c中，添加一个关键字为k的元素，对其进行初始化
c.at(k)	访问关键字为k的元素，带参数检查，如果k不在c中，则返回out_of_range异常

9.1使用下标操作的返回值

　  当我们对一个map进行下标操作的时候，会获得mapped_type对象，但当解引用map的迭代器时，会得到一个value_type对象，如果关键字不存在map中，下标运算依然会添加一个具有该关键字的新元素。在我们不确定一个元素是否在map中，且不想在map中进行添加就不能使用下标操作。

 

10.访问元素

　　当我们要确定一个元素是否存在map中，使用find是最佳的选择，对于不允许重复关键字的map来说，使用count函数返回的关键字计数只能为0和1。对于map元素的访问还有如下的操作：

操作	说明
c.find(k)	返回一个迭代器，指向第一个关键字为k的元素，如果不在map中，则返回尾后迭代器c.end()
c.count(k)	返回关键字等于k的元素数量，对于map返回值只能为0和1
c.lower_bound(k)	返回一个迭代器，指向第一个关键字不小于k的元素
c.upper_bound(k)	返回一个迭代器，指向第一个关键字大于k的元素
c.equal_range(k)	返回一个迭代器pair，表示关键字等于k元素的范围，如果k不存在，则pair的数据成员全是c.end()

备注：如果使用lower_bound和upper_bound匹配关键字k，返回了相同的迭代器，那么关键字k不在map中。