C++中的STL中map用法详解

Map是STL的一个关联容器，它提供一对一（其中第一个可以称为关键字，每个关键字只能在map中出现一次，第二个可能称为该关键字的值）的数据 处理能力，由于这个特性，它完成有可能在我们处理一对一数据的时候，在编程上提供快速通道。这里说下map内部数据的组织，map内部自建一颗红黑树(一 种非严格意义上的平衡二叉树)，这颗树具有对数据自动排序的功能，所以在map内部所有的数据都是有序的，后边我们会见识到有序的好处。

1、map简介

map是一类关联式容器。它的特点是增加和删除节点对迭代器的影响很小，除了那个操作节点，对其他的节点都没有什么影响。

对于迭代器来说，可以修改实值，而不能修改key。

 

2、map的功能

自动建立Key － value的对应。key 和 value可以是任意你需要的类型。

根据key值快速查找记录，查找的复杂度基本是Log(N)，如果有1000个记录，最多查找10次，1,000,000个记录，最多查找20次。

快速插入Key -Value 记录。

快速删除记录

根据Key 修改value记录。

遍历所有记录。

 

3、使用map

使用map得包含map类所在的头文件

#include <map>  //注意，STL头文件没有扩展名.h

map对象是模板类，需要关键字和存储对象两个模板参数：

std:map<int,string> personnel;

这样就定义了一个用int作为索引,并拥有相关联的指向string的指针.

为了使用方便，可以对模板类进行一下类型定义，

typedef map<int,CString> UDT_MAP_INT_CSTRING;

UDT_MAP_INT_CSTRING enumMap;

 

4、map的构造函数

map共提供了6个构造函数，这块涉及到内存分配器这些东西，略过不表，在下面我们将接触到一些map的构造方法，这里要说下的就是，我们通常用如下方法构造一个map：

map<int, string> mapStudent;

 

5、数据的插入

 在构造map容器后，我们就可以往里面插入数据了。这里讲三种插入数据的方法：

第一种：用insert函数插入pair数据，下面举例说明(以下代码虽然是随手写的，应该可以在VC和GCC下编译通过，大家可以运行下看什么效果，在VC下请加入这条语句，屏蔽4786警告 ＃pragma warning (disable:4786) )

//数据的插入--第一种：用insert函数插入pair数据
#include <map>

#include <string>

#include <iostream>

using namespace std;

int main()

{

    map<int, string> mapStudent;

    mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));

    mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two"));

    mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three"));

    map<int, string>::iterator iter;

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

       cout<<iter->first<<' '<<iter->second<<endl;

}

 

第二种：用insert函数插入value_type数据，下面举例说明

//第二种：用insert函数插入value_type数据，下面举例说明

#include <map>

#include <string>

#include <iostream>

using namespace std;

int main()

{

    map<int, string> mapStudent;

    mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, "student_one"));

    mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (2, "student_two"));

    mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (3, "student_three"));

    map<int, string>::iterator iter;

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

       cout<<iter->first<<' '<<iter->second<<endl;

}

第三种：用数组方式插入数据，下面举例说明

//第三种：用数组方式插入数据，下面举例说明

#include <map>

#include <string>

#include <iostream>

using namespace std;

int main()

{

    map<int, string> mapStudent;

    mapStudent[1] = "student_one";

    mapStudent[2] = "student_two";

    mapStudent[3] = "student_three";

    map<int, string>::iterator iter;

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

        cout<<iter->first<<' '<<iter->second<<endl;

}

以上三种用法，虽然都可以实现数据的插入，但是它们是有区别的，当然了第一种和第二种在效果上是完成一样的，用insert函数插入数据，在数据的 插入上涉及到集合的唯一性这个概念，即当map中有这个关键字时，insert操作是插入数据不了的，但是用数组方式就不同了，它可以覆盖以前该关键字对 应的值，用程序说明

mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, "student_one"));

mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, "student_two"));

上面这两条语句执行后，map中1这个关键字对应的值是“student_one”，第二条语句并没有生效，那么这就涉及到我们怎么知道insert语句是否插入成功的问题了，可以用pair来获得是否插入成功，程序如下

pair<map<int, string>::iterator, bool> Insert_Pair;

Insert_Pair = mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, "student_one"));

我们通过pair的第二个变量来知道是否插入成功，它的第一个变量返回的是一个map的迭代器，如果插入成功的话Insert_Pair.second应该是true的，否则为false。

下面给出完成代码，演示插入成功与否问题

//验证插入函数的作用效果
#include <map>

#include <string>

#include <iostream>

using namespace std;

int main()

{

    map<int, string> mapStudent;

    pair<map<int, string>::iterator, bool> Insert_Pair;

    Insert_Pair = mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));

    if(Insert_Pair.second == true)

        cout<<"Insert Successfully"<<endl;

    else

        cout<<"Insert Failure"<<endl;

    Insert_Pair = mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_two"));

    if(Insert_Pair.second == true)

        cout<<"Insert Successfully"<<endl;

    else

        cout<<"Insert Failure"<<endl;

    map<int, string>::iterator iter;

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

       cout<<iter->first<<' '<<iter->second<<endl;

}

大家可以用如下程序，看下用数组插入在数据覆盖上的效果

//验证数组形式插入数据的效果

#include <map>

#include <string>

#include <iostream>

using namespace std;

int main()

{

    map<int, string> mapStudent;

    mapStudent[1] = "student_one";

    mapStudent[1] = "student_two";

    mapStudent[2] = "student_three";

    map<int, string>::iterator iter;

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

       cout<<iter->first<<' '<<iter->second<<endl;
}

6、      map的大小

在往map里面插入了数据，我们怎么知道当前已经插入了多少数据呢，可以用size函数，用法如下：

Int nSize = mapStudent.size();

7、     数据的遍历

这里也提供三种方法，对map进行遍历

第一种：应用前向迭代器，上面举例程序中到处都是了，略过不表

第二种：应用反相迭代器，下面举例说明，要体会效果，请自个动手运行程序

//第二种，利用反向迭代器

#include <map>

#include <string>

#include <iostream>

using namespace std;

int main()

{

    map<int, string> mapStudent;

    mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));

    mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two"));

    mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three"));

    map<int, string>::reverse_iterator iter;

    for(iter = mapStudent.rbegin(); iter != mapStudent.rend(); iter++)

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

}

第三种，用数组的形式，程序说明如下：

//第三种：用数组方式，程序说明如下

#include <map>

#include <string>

#include <iostream>

using namespace std;

int main()

{

    map<int, string> mapStudent;

    mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));

    mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two"));

    mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three"));

    int nSize = mapStudent.size();

//此处应注意，应该是 for(int nindex = 1; nindex <= nSize; nindex++)
//而不是 for(int nindex = 0; nindex < nSize; nindex++)

    for(int nindex = 1; nindex <= nSize; nindex++)

        cout<<mapStudent[nindex]<<endl;

}

8、    查找并获取map中的元素（包括判定这个关键字是否在map中出现）

在这里我们将体会，map在数据插入时保证有序的好处。

要判定一个数据（关键字）是否在map中出现的方法比较多，这里标题虽然是数据的查找，在这里将穿插着大量的map基本用法。

这里给出三种数据查找方法

第一种：用count函数来判定关键字是否出现，其缺点是无法定位数据出现位置,由于map的特性，一对一的映射关系，就决定了count函数的返回值只有两个，要么是0，要么是1，出现的情况，当然是返回1了

第二种：用find函数来定位数据出现位置，它返回的一个迭代器，当数据出现时，它返回数据所在位置的迭代器，如果map中没有要查找的数据，它返回的迭代器等于end函数返回的迭代器。

查找map中是否包含某个关键字条目用find()方法，传入的参数是要查找的key，在这里需要提到的是begin()和end()两个成员，

分别代表map对象中第一个条目和最后一个条目，这两个数据的类型是iterator.

程序说明

#include <map>

#include <string>

#include <iostream>

using namespace std;

int main()

{

    map<int, string> mapStudent;

    mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));

    mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two"));

    mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three"));

    map<int, string>::iterator iter;

    iter = mapStudent.find(1);

    if(iter != mapStudent.end())

       cout<<"Find, the value is "<<iter->second<<endl;

    else

       cout<<"Do not Find"<<endl;

    return 0;
}

通过map对象的方法获取的iterator数据类型是一个std::pair对象，包括两个数据 iterator->first和 iterator->second分别代表关键字和存储的数据。

第三种：这个方法用来判定数据是否出现，是显得笨了点，但是，我打算在这里讲解

lower_bound函数用法，这个函数用来返回要查找关键字的下界(是一个迭代器)

upper_bound函数用法，这个函数用来返回要查找关键字的上界(是一个迭代器)

例如：map中已经插入了1，2，3，4的话，如果lower_bound(2)的话，返回的2，而upper-bound（2）的话，返回的就是3

Equal_range函数返回一个pair，pair里面第一个变量是Lower_bound返回的迭代器，pair里面第二个迭代器是Upper_bound返回的迭代器，如果这两个迭代器相等的话，则说明map中不出现这个关键字，

程序说明

#include <map>

#include <string>

#include <iostream>

using namespace std;

int main()

{

    map<int, string> mapStudent;

    mapStudent[1] = "student_one";

    mapStudent[3] = "student_three";

    mapStudent[5] = "student_five";

    map<int, string>::iterator iter;

    iter = mapStudent.lower_bound(1);

    //返回的是下界1的迭代器

        cout<<iter->second<<endl;

    iter = mapStudent.lower_bound(2);

    //返回的是下界3的迭代器

        cout<<iter->second<<endl;

    iter = mapStudent.lower_bound(3);

    //返回的是下界3的迭代器

        cout<<iter->second<<endl;

    iter = mapStudent.upper_bound(2);

    //返回的是上界3的迭代器

        cout<<iter->second<<endl;

    iter = mapStudent.upper_bound(3);

    //返回的是上界5的迭代器

        cout<<iter->second<<endl;

    pair<map<int, string>::iterator, map<int, string>::iterator> mappair;

    mappair = mapStudent.equal_range(2);

    if(mappair.first == mappair.second)

        cout<<"Do not Find"<<endl;

    else

        cout<<"Find"<<endl;

    mappair = mapStudent.equal_range(3);

    if(mappair.first == mappair.second)

        cout<<"Do not Find"<<endl;

    else

        cout<<"Find"<<endl;

    return 0;
}

9、    从map中删除元素

移除某个map中某个条目用erase（）

该成员方法的定义如下：

iterator erase（iterator it);//通过一个条目对象删除

iterator erase（iterator first，iterator last）//删除一个范围

size_type erase(const Key&key);//通过关键字删除

clear()就相当于enumMap.erase(enumMap.begin(),enumMap.end());

这里要用到erase函数，它有三个重载了的函数，下面在例子中详细说明它们的用法

#include <map>

#include <string>

#include <iostream>

using namespace std;

int main()

{

       map<int, string> mapStudent;

       mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one"));

       mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "student_two"));

       mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "student_three"));

        //如果你要演示输出效果，请选择以下的一种，你看到的效果会比较好

       //如果要删除1,用迭代器删除

       map<int, string>::iterator iter;

       iter = mapStudent.find(1);

       mapStudent.erase(iter);

       //如果要删除1，用关键字删除

       int n = mapStudent.erase(1);//如果删除了会返回1，否则返回0

       //用迭代器，成片的删除

       //一下代码把整个map清空

       mapStudent.erase( mapStudent.begin(), mapStudent.end() );

       //成片删除要注意的是，也是STL的特性，删除区间是一个前闭后开的集合

       //自个加上遍历代码，打印输出吧

}

10、    map中的swap用法

map中的swap不是一个容器中的元素交换，而是两个容器所有元素的交换。

 

11、     排序 ·  map中的sort问题

map中的元素是自动按Key升序排序，所以不能对map用sort函数；

这里要讲的是一点比较高深的用法了,排序问题，STL中默认是采用小于号来排序的，以上代码在排序上是不存在任何问题的，因为上面的关键字是int 型，它本身支持小于号运算，在一些特殊情况，比如关键字是一个结构体，涉及到排序就会出现问题，因为它没有小于号操作，insert等函数在编译的时候过 不去，下面给出两个方法解决这个问题。

第一种：小于号重载，程序举例。

#include <iostream>
#include <string>
#include <map>
using namespace std;

typedef struct tagStudentinfo

{

       int      niD;

       string   strName;

       bool operator < (tagStudentinfo const& _A) const

       {     //这个函数指定排序策略，按niD排序，如果niD相等的话，按strName排序

            if(niD < _A.niD) return true;

            if(niD == _A.niD)

                return strName.compare(_A.strName) < 0;

        return false;

       }

}Studentinfo, *PStudentinfo; //学生信息

int main()

{

    int nSize;   //用学生信息映射分数

    map<Studentinfo, int>mapStudent;

    map<Studentinfo, int>::iterator iter;

    Studentinfo studentinfo;

    studentinfo.niD = 1;

    studentinfo.strName = "student_one";

    mapStudent.insert(pair<Studentinfo, int>(studentinfo, 90));

    studentinfo.niD = 2;

    studentinfo.strName = "student_two";

    mapStudent.insert(pair<Studentinfo, int>(studentinfo, 80));

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

        cout<<iter->first.niD<<' '<<iter->first.strName<<' '<<iter->second<<endl;

    return 0;
}

第二种：仿函数的应用，这个时候结构体中没有直接的小于号重载，程序说明

//第二种：仿函数的应用，这个时候结构体中没有直接的小于号重载，程序说明

#include <iostream>

#include <map>

#include <string>

using namespace std;

typedef struct tagStudentinfo

{

       int      niD;

       string   strName;

}Studentinfo, *PStudentinfo; //学生信息

class sort

{

public:

    bool operator() (Studentinfo const &_A, Studentinfo const &_B) const

    {

        if(_A.niD < _B.niD)

            return true;

        if(_A.niD == _B.niD)

            return _A.strName.compare(_B.strName) < 0;

    return false;

    }
};

int main()

{   //用学生信息映射分数

    map<Studentinfo, int, sort>mapStudent;

    map<Studentinfo, int>::iterator iter;

    Studentinfo studentinfo;

    studentinfo.niD = 1;

    studentinfo.strName = "student_one";

    mapStudent.insert(pair<Studentinfo, int>(studentinfo, 90));

    studentinfo.niD = 2;

    studentinfo.strName = "student_two";

    mapStudent.insert(pair<Studentinfo, int>(studentinfo, 80));

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

        cout<<iter->first.niD<<' '<<iter->first.strName<<' '<<iter->second<<endl;
}

由于STL是一个统一的整体，map的很多用法都和STL中其它的东西结合在一起，比如在排序上，这里默认用的是小于号，即less<>，如果要从大到小排序呢，这里涉及到的东西很多，在此无法一一加以说明。

还要说明的是，map中由于它内部有序，由红黑树保证，因此很多函数执行的时间复杂度都是log2N的，如果用map函数可以实现的功能，而STL Algorithm也可以完成该功能，建议用map自带函数，效率高一些。

下面说下，map在空间上的特性，否则，估计你用起来会有时候表现的比较郁闷，由于map的每个数据对应红黑树上的一个节点，这个节点在不保存你的 数据时，是占用16个字节的，一个父节点指针，左右孩子指针，还有一个枚举值（标示红黑的，相当于平衡二叉树中的平衡因子），我想大家应该知道，这些地方 很费内存了吧，不说了……

12、   map的基本操作函数：

     C++ maps是一种关联式容器，包含“关键字/值”对

     begin()         返回指向map头部的迭代器

     clear(）        删除所有元素

     count()         返回指定元素出现的次数

     empty()         如果map为空则返回true

     end()           返回指向map末尾的迭代器

     equal_range()   返回特殊条目的迭代器对

     erase()         删除一个元素

     find()          查找一个元素

     get_allocator() 返回map的配置器

     insert()        插入元素

     key_comp()      返回比较元素key的函数

     lower_bound()   返回键值>=给定元素的第一个位置

     max_size()      返回可以容纳的最大元素个数

     rbegin()        返回一个指向map尾部的逆向迭代器

     rend()          返回一个指向map头部的逆向迭代器

     size()          返回map中元素的个数

     swap()           交换两个map

     upper_bound()    返回键值>给定元素的第一个位置

     value_comp()     返回比较元素value的函数