C++中的STL中map用法詳解

Map是STL的一個關聯容器，它提供一對一（其中第一個可以稱為關鍵字，每個關鍵字只能在map中出現一次，第二個可能稱為該關鍵字的值）的數據 處理能力，由於這個特性，它完成有可能在我們處理一對一數據的時候，在編程上提供快速通道。這里說下map內部數據的組織，map內部自建一顆紅黑樹(一 種非嚴格意義上的平衡二叉樹)，這顆樹具有對數據自動排序的功能，所以在map內部所有的數據都是有序的，后邊我們會見識到有序的好處。

1、map簡介

map是一類關聯式容器。它的特點是增加和刪除節點對迭代器的影響很小，除了那個操作節點，對其他的節點都沒有什么影響。

對於迭代器來說，可以修改實值，而不能修改key。

 

2、map的功能

自動建立Key － value的對應。key 和 value可以是任意你需要的類型。

根據key值快速查找記錄，查找的復雜度基本是Log(N)，如果有1000個記錄，最多查找10次，1,000,000個記錄，最多查找20次。

快速插入Key -Value 記錄。

快速刪除記錄

根據Key 修改value記錄。

遍歷所有記錄。

 

3、使用map

使用map得包含map類所在的頭文件

#include <map>  //注意，STL頭文件沒有擴展名.h

map對象是模板類，需要關鍵字和存儲對象兩個模板參數：

std:map<int,string> personnel;

這樣就定義了一個用int作為索引,並擁有相關聯的指向string的指針.

為了使用方便，可以對模板類進行一下類型定義，

typedef map<int,CString> UDT_MAP_INT_CSTRING;

UDT_MAP_INT_CSTRING enumMap;

 

4、map的構造函數

map共提供了6個構造函數，這塊涉及到內存分配器這些東西，略過不表，在下面我們將接觸到一些map的構造方法，這里要說下的就是，我們通常用如下方法構造一個map：

map<int, string> mapStudent;

 

5、數據的插入

 在構造map容器后，我們就可以往里面插入數據了。這里講三種插入數據的方法：

第一種：用insert函數插入pair數據，下面舉例說明(以下代碼雖然是隨手寫的，應該可以在VC和GCC下編譯通過，大家可以運行下看什么效果，在VC下請加入這條語句，屏蔽4786警告 ＃pragma warning (disable:4786) )

//數據的插入--第一種：用insert函數插入pair數據
#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;

}

 

第二種：用insert函數插入value_type數據，下面舉例說明

//第二種：用insert函數插入value_type數據，下面舉例說明

#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;

}

第三種：用數組方式插入數據，下面舉例說明

//第三種：用數組方式插入數據，下面舉例說明

#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;

}

以上三種用法，雖然都可以實現數據的插入，但是它們是有區別的，當然了第一種和第二種在效果上是完成一樣的，用insert函數插入數據，在數據的 插入上涉及到集合的唯一性這個概念，即當map中有這個關鍵字時，insert操作是插入數據不了的，但是用數組方式就不同了，它可以覆蓋以前該關鍵字對 應的值，用程序說明

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

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

上面這兩條語句執行后，map中1這個關鍵字對應的值是“student_one”，第二條語句並沒有生效，那么這就涉及到我們怎么知道insert語句是否插入成功的問題了，可以用pair來獲得是否插入成功，程序如下

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

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

我們通過pair的第二個變量來知道是否插入成功，它的第一個變量返回的是一個map的迭代器，如果插入成功的話Insert_Pair.second應該是true的，否則為false。

下面給出完成代碼，演示插入成功與否問題

//驗證插入函數的作用效果
#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，看下用數組插入在數據覆蓋上的效果

//驗證數組形式插入數據的效果

#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里面插入了數據，我們怎么知道當前已經插入了多少數據呢，可以用size函數，用法如下：

Int nSize = mapStudent.size();

7、     數據的遍歷

這里也提供三種方法，對map進行遍歷

第一種：應用前向迭代器，上面舉例程序中到處都是了，略過不表

第二種：應用反相迭代器，下面舉例說明，要體會效果，請自個動手運行程序

//第二種，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;

}

第三種，用數組的形式，程序說明如下：

//第三種：用數組方式，程序說明如下

#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();

//此處應注意，應該是 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、    查找並獲取map中的元素（包括判定這個關鍵字是否在map中出現）

在這里我們將體會，map在數據插入時保證有序的好處。

要判定一個數據（關鍵字）是否在map中出現的方法比較多，這里標題雖然是數據的查找，在這里將穿插着大量的map基本用法。

這里給出三種數據查找方法

第一種：用count函數來判定關鍵字是否出現，其缺點是無法定位數據出現位置,由於map的特性，一對一的映射關系，就決定了count函數的返回值只有兩個，要么是0，要么是1，出現的情況，當然是返回1了

第二種：用find函數來定位數據出現位置，它返回的一個迭代器，當數據出現時，它返回數據所在位置的迭代器，如果map中沒有要查找的數據，它返回的迭代器等於end函數返回的迭代器。

查找map中是否包含某個關鍵字條目用find()方法，傳入的參數是要查找的key，在這里需要提到的是begin()和end()兩個成員，

分別代表map對象中第一個條目和最后一個條目，這兩個數據的類型是iterator.

程序說明

#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;
}

通過map對象的方法獲取的iterator數據類型是一個std::pair對象，包括兩個數據 iterator->first和 iterator->second分別代表關鍵字和存儲的數據。

第三種：這個方法用來判定數據是否出現，是顯得笨了點，但是，我打算在這里講解

lower_bound函數用法，這個函數用來返回要查找關鍵字的下界(是一個迭代器)

upper_bound函數用法，這個函數用來返回要查找關鍵字的上界(是一個迭代器)

例如：map中已經插入了1，2，3，4的話，如果lower_bound(2)的話，返回的2，而upper-bound（2）的話，返回的就是3

Equal_range函數返回一個pair，pair里面第一個變量是Lower_bound返回的迭代器，pair里面第二個迭代器是Upper_bound返回的迭代器，如果這兩個迭代器相等的話，則說明map中不出現這個關鍵字，

程序說明

#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、    從map中刪除元素

移除某個map中某個條目用erase（）

該成員方法的定義如下：

iterator erase（iterator it);//通過一個條目對象刪除

iterator erase（iterator first，iterator last）//刪除一個范圍

size_type erase(const Key&key);//通過關鍵字刪除

clear()就相當於enumMap.erase(enumMap.begin(),enumMap.end());

這里要用到erase函數，它有三個重載了的函數，下面在例子中詳細說明它們的用法

#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"));

        //如果你要演示輸出效果，請選擇以下的一種，你看到的效果會比較好

       //如果要刪除1,用迭代器刪除

       map<int, string>::iterator iter;

       iter = mapStudent.find(1);

       mapStudent.erase(iter);

       //如果要刪除1，用關鍵字刪除

       int n = mapStudent.erase(1);//如果刪除了會返回1，否則返回0

       //用迭代器，成片的刪除

       //一下代碼把整個map清空

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

       //成片刪除要注意的是，也是STL的特性，刪除區間是一個前閉后開的集合

       //自個加上遍歷代碼，打印輸出吧

}

10、    map中的swap用法

map中的swap不是一個容器中的元素交換，而是兩個容器所有元素的交換。

 

11、     排序 ·  map中的sort問題

map中的元素是自動按Key升序排序，所以不能對map用sort函數；

這里要講的是一點比較高深的用法了,排序問題，STL中默認是采用小於號來排序的，以上代碼在排序上是不存在任何問題的，因為上面的關鍵字是int 型，它本身支持小於號運算，在一些特殊情況，比如關鍵字是一個結構體，涉及到排序就會出現問題，因為它沒有小於號操作，insert等函數在編譯的時候過 不去，下面給出兩個方法解決這個問題。

第一種：小於號重載，程序舉例。

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

typedef struct tagStudentinfo

{

       int      niD;

       string   strName;

       bool operator < (tagStudentinfo const& _A) const

       {     //這個函數指定排序策略，按niD排序，如果niD相等的話，按strName排序

            if(niD < _A.niD) return true;

            if(niD == _A.niD)

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

        return false;

       }

}Studentinfo, *PStudentinfo; //學生信息

int main()

{

    int nSize;   //用學生信息映射分數

    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;
}

第二種：仿函數的應用，這個時候結構體中沒有直接的小於號重載，程序說明

//第二種：仿函數的應用，這個時候結構體中沒有直接的小於號重載，程序說明

#include <iostream>

#include <map>

#include <string>

using namespace std;

typedef struct tagStudentinfo

{

       int      niD;

       string   strName;

}Studentinfo, *PStudentinfo; //學生信息

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()

{   //用學生信息映射分數

    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;
}

由於STL是一個統一的整體，map的很多用法都和STL中其它的東西結合在一起，比如在排序上，這里默認用的是小於號，即less<>，如果要從大到小排序呢，這里涉及到的東西很多，在此無法一一加以說明。

還要說明的是，map中由於它內部有序，由紅黑樹保證，因此很多函數執行的時間復雜度都是log2N的，如果用map函數可以實現的功能，而STL Algorithm也可以完成該功能，建議用map自帶函數，效率高一些。

下面說下，map在空間上的特性，否則，估計你用起來會有時候表現的比較郁悶，由於map的每個數據對應紅黑樹上的一個節點，這個節點在不保存你的 數據時，是占用16個字節的，一個父節點指針，左右孩子指針，還有一個枚舉值（標示紅黑的，相當於平衡二叉樹中的平衡因子），我想大家應該知道，這些地方 很費內存了吧，不說了……

12、   map的基本操作函數：

     C++ maps是一種關聯式容器，包含“關鍵字/值”對

     begin()         返回指向map頭部的迭代器

     clear(）        刪除所有元素

     count()         返回指定元素出現的次數

     empty()         如果map為空則返回true

     end()           返回指向map末尾的迭代器

     equal_range()   返回特殊條目的迭代器對

     erase()         刪除一個元素

     find()          查找一個元素

     get_allocator() 返回map的配置器

     insert()        插入元素

     key_comp()      返回比較元素key的函數

     lower_bound()   返回鍵值>=給定元素的第一個位置

     max_size()      返回可以容納的最大元素個數

     rbegin()        返回一個指向map尾部的逆向迭代器

     rend()          返回一個指向map頭部的逆向迭代器

     size()          返回map中元素的個數

     swap()           交換兩個map

     upper_bound()    返回鍵值>給定元素的第一個位置

     value_comp()     返回比較元素value的函數