multimap 和 multiset 类型

map 和 set 容器中，一个键只能对应一个实例。
而 multiset 和 multimap 类型则允许一个键对应多个实例。
例如，在电话簿中，每个人可能有单独的电话号码列表;
在作者的文章集中，每位作者可能有单独的文章标题列表。

multimap/ultiset 类型的定义也在 map 和 set 头文件。
multimap/multiset 所支持的操作与 map/set 只有一个不同：
multimap 不支持下标运算。因为在这类容器中，某个键可能对应多个值。
因此，multiset/multimap 对应 set/map 中相同的操作都以不同的方式做出了一定的修改。

[1. 元素的添加和删除]

insert 操作和 erase 操作同样适用于 multimap/multiset 容器，实现元素的添加和删除。
由于键不要求是唯一的，因此每次调用 insert 总会添加一个元素。
例如，可如下定义一个 multimap 容器对象将作者映射到他们所写的书的书名上。
这样的映射可为一个作者存储多个条目：

// adds first element with key Barth
authors.insert(make_pair( string("Barth, John"), 
string("Sot-Weed Factor")));

// ok: adds second element with key Barth
authors.insert(make_pair( string("Barth, John"),
string("Lost in the Funhouse")));

带有一个键参数的 erase 版本将删除拥有该键的所有元素，并返回删除元素的个数。
而带有一个或一对迭代器参数的版本只删除指定的元素，并返回 void 类型：

multimap<string, string> authors;
string search_item("Kazuo Ishiguro");

// erase all elements with this key; returns number of elements removed
multimap<string, string>::size_type cnt =
authors.erase(search_item);

[2. 在 multimap 和 multiset 中查找元素]

注意到，关联容器 map/set 的元素是按顺序存储的。而 multimap/multset 也一样。
因此，在 multimap 和 multiset 容器中，
如果某个键对应多个实例，则这些实例在容器中将相邻存放。
迭代遍历 multimap 或 multiset 容器时，可保证依次返回特定键所关联的所有元素。

在 map 或 set 容器中查找一个元素很简单——该元素要么在要么不在容器中。
但对于 multimap 或 multiset，该过程就复杂多了：某键对应的元素可能出现多次。
例如，假设有作者与书名的映射，我们可能希望找到并输出某个作者写的所有书的书名。
事实证明，上述问题可用 3 种策略解决。
而且 3 种策略都基于一个事实——在 multimap 中，同一个键所关联的元素必然相邻存放。

首先介绍第 1 种策略：使用 find 和 count 可有效地解决刚才的问题。
count 函数求出某键出现的次数，
而 find 操作则返回一个迭代器，指向第一个拥有正在查找的键的实例：

// author we'll look for
string search_item("Alain de Botton");

// how many entries are there for this author
typedef multimap<string, string>::size_type sz_type;
sz_type entries = authors.count(search_item);

// get iterator to the first entry for this author
multimap<string,string>::iterator iter =
authors.find(search_item);

// loop through the number of entries there are for this author
for (sz_type cnt = 0; cnt != entries; ++cnt, ++iter) 
　　cout << iter->second << endl; // print each title

首先，调用 count 确定某作者所写的书籍数目，
然后调用 find 获得指向第一个该键所关联的元素的迭代器。
for 循环迭代的次数依赖于 count 返回的值。
在特殊情况下，如果 count 返回 0 值，则该循环永不执行。

第 2 种方法，调用 lower_bound 和 upper_bound 函数。

表 10.8 列出的这些操作适用于所有的关联容器，
也可用于普通的 map 和 set 容器，但更常用于 multimap 和 multiset。
所有这些操作都需要传递一个键，并返回一个迭代器。

// 表 10.8. 返回迭代器的关联容器操作
m.lower_bound(k)　　// 返回一个迭代器，指向键不小于 k 的第一个元素

m.upper_bound(k)　　// 返回一个迭代器，指向键大于 k 的第一个元素

m.equal_range(k)　　// 返回一个迭代器的 pair 对象
　　　　　　　　　　　// 它的 first 成员== m.lower_bound(k), second 成员== m.upper_bound(k)

在同一个键上调用 lower_bound 和 upper_bound，将产生一个迭代器范围，指示出该键所关联的所有元素。
如果该键在容器中存在，则会获得两个不同的迭代器：
前者返回的迭代器指向该键关联的第一个实例，而后者则指向最后一个实例的下一位置。
如果该键不在 multimap 中，这两个操作将返回同一个迭代器，指向依据元素的排列顺序该键应该插入的位置。

当然，这些操作返回的也可能是容器自身的超出末端迭代器。
如果所查找的元素拥有 multimap 容器中最大的键，那么该键上调用 upper_bound 将返回超出末端的迭代器。
如果所查找的键不存在，而且比 multimap 容器中所有的键都大，则 low_bound 也将返回超出末端迭代器。
lower_bound 返回的迭代器不一定指向拥有特定键的元素。
如果该键不在容器中，则 lower_bound 返回在保持容器元素顺序的前提下该键应被插入的第一个位置。
使用这些操作，可如下重写程序：

// definitions of authors and search_item as above

// beg and end denote range of elements for this author
typedef multimap<string, string>::iterator authors_it;
authors_it beg = authors.lower_bound(search_item),
end = authors.upper_bound(search_item);

// loop through the number of entries there are for this author
while (beg != end) {
　　cout << beg->second << endl; // print each title
　　++beg;
}

调用 lower_bound 定位 beg 迭代器，
如果键 search_item 在容器中存在，则使 beg 指向第一个与之匹配的元素。
如果容器中没有这样的元素，那么 beg 将指向第一个键比 search_item 大的元素。
调用 upper_bound 设置 end 迭代器，使之指向拥有该键的最后一个元素的下一位置。
这两个操作不会说明键是否存在，其关键之处在于返回值给出了迭代器范围。

若该键没有关联的元素，则 lower_bound 和 upper_bound 返回相同的迭代器：
都指向同一个元素或同时指向 multimap 的超出末端位置。
它们都指向在保持容器元素顺序的前提下该键应被插入的位置。

若该键所关联的元素存在，那么 beg 将指向满足条件的元素中的第一个。
当 beg 等于 end 时，表示已访问所有与该键关联的元素。
该循环执行 0 次或多次，输出指定作者所写的所有书的书名（如果有的话）。
如果没有相关的元素，那么 beg 和 end 相等，循环永不执行。
否则，不断累加 beg 将最终到达 end，在这个过程中可输出该作者所关联的记录。

第 3 种方法，调用 equal_range 函数是更直接的方法。
equal_range 函数返回存储一对迭代器的 pair 对象。
如果该值存在，则 pair 对象中的第一个迭代器指向该键关联的第一个实例，
第二个迭代器指向该键关联的最后一个实例的下一位置。
如果找不到匹配的元素，则 pair 对象中的两个迭代器都将指向此键应该插入的位置。
使用 equal_range 函数再次修改程序：

// definitions of authors and search_item as above

// pos holds iterators that denote range of elements for this key
pair<authors_it, authors_it>
pos = authors.equal_range(search_item);

// loop through the number of entries there are for this author
while (pos.first != pos.second) {
　　cout << pos.first->second << endl; // print each title
　　++pos.first;
}

这个程序段与前面使用 upper_bound 和 lower_bound 的程序基本上是相同的。
本程序不用局部变量 beg 和 end 来记录迭代器范围，
而是直接使用 equal_range 返回的 pair 对象。
该 pair 对象的 first 成员存储 lower_bound 函数返回的迭代器，
而 second 成员则记录 upper_bound 函数返回的迭代器。
因此，本程序的 pos.first 等价于前一方法中的 beg，而 pos.second 等价于 end。