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c++11の关联容器

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一、关联容器

C++的容器类型可以分为顺序容器和关联容器两大类。对于关联容器，主要有map和set，对于这两种，根据不同的维度，衍生出了8种容器

map                                      //值对

set                                         //仅有值

multimap                               //允许关键字重复的值对

multiset                                 //允许重复的值

unordermap                          //无序值对

unorderset                             //无序值

unordermultimap                   //无序值对，允许关键字重复

unordermultiset                      //无序值，允许重复

二、pair类型

在开始介绍关联容器之前，我们需要了解一种与之相关的标准库类型——pair类型，该类型定义在头文件utilty中。下表是pair类型提供的操作 

pair<T1,T2>    p1;                     创建一个空的pair对象，它的两个元素分别是T1和T2类型，采用值初始化

pair<T1,T2>    p1(v1,v2);              创建一个pair对象，它的两个元素分别是T1和T2类型，其中first成员初始化为v2，second成员初始化为v2。

make_pair(v1,v2)                       以v1,v2值创建一个新的pair对象，其元素类型分别是v1，v2类型

p1<p2                                  两个pair对象之间的小于运算，遵循字典顺序

p1==p2                                 如果两个pair对象的first和second值依次相等，则它们相等

p.first                                返回p中名为first的数据成员

p.second                               返回p中名为second的数据成员

和容器一样，pair也是一种模板类型。它的数据成员是公有的，分别命名为first和second，只需点操作就可以访问其成员。其定义初始化的操作也很简单，除了构造函数外，pair还提供了一个make_pair函数来创建pair对象，并赋值给已存在的pair对象。 

pair<string,string>    next_auth;

string    first,last;

while(cin>>first>>last)

    next_auth=make_pair(first,last);

等价于

next_auth=pair<string,string>(first,last);

三、map类型

map是键-值对的集合。map类型可以理解为关联数组：可以使用键作为下标来获取一个值，正如内置数组类型一样。map和set等关联容器共享大部分顺序容器的操作。关联容器不提供front、push_front、pop_front、back、push_back和pop_back操作。

1.map对象的定义

在使用map对象之前，需要在头文件中包含map头。其定义示例如下： 

#include<map>

map<string,int>  word_count;

此外，map还共有3种构造函数用于定义和初始化。 

map<k,v>    m;                 创建一个名为m的空map对象，其键和值类型分别为k和v类型

map<k,v>    m(m2);             创建一个m2的副本m，m和m2必须要有相同的键和值类型

map<k,v>    m(b,e);            创建map类型的对象m，存储迭代器b和e标记范围内所有元素的副本。元素的类型必须能转换位pair<const k,v>

2.map定义的类型

由于map对象的元素是键-值对，即每个元素包含两个部分：键以及由键关联的值。vaule_type是存储元素的键以及值得pair类型，而且键位const。下表为map类定义的类型。 

map<K,V>::key_type               在map容器中，用作索引的键的类型

map<K,V>::mapped_type            在map容器中，键所关联的值的类型

map<K,V>::value_type             一个pair类型。它的first元素具有const map<K,V>::key_type 类型，而second元素具有map<K,V>::mapped_type类型

注意对map迭代器进行解引用将产生的是pair类型的对象，它的first成员存放的是键，为const，second成员存放的是值。

3.map中添加元素

给map添加元素有两种方式：一是使用insert成员实现。二是先用下标获取元素，让然后给获取的元素赋值。

map使用下标和vector类似，返回的都是下标关联的值，但是map的下标是键而不是递增的数字。下面的程序很好的说明了这个特点。 

map<string,int>    word_count;

word_count["Anna"]=1;

首先在word_count中查找键为Anna的元素，没有找到。接着将一个新的键-值对插入到word_count容器中，键为Anna，值初始化为0；最后会把值1赋值给键为Anna的元素。我们可以看到，用下标访问map中不存在的元素，会导致在map容器中添加一个新元素，它的键即为该下标值。map的下标运算和vector下标运算相同：返回键相关联的值。运用map容器的这些特点，可以使编程编的很简练。如下面记录每个单词出现次数的例子： 

map<string,int>    word_count;

string    word;

//统计word_count中某个单词出现的次数

while(cin>>word)

    ++word_count;

map容器的insert使用的是pair类型的参数。如下表为map容器提供的insert操作。 

m.insert(e)              e是一个用在m上的vaule_type类型的值。如果键e.first不在m中，则插入一个键为e.first值为e.seconde的元素。如果该键在m中已存在。则m保持不变。

                         该函数返回一个pair类型的对象，包含指向键为e.first的元素的map迭代器，以及一个bool类型的对象，表示是否插入成功。

m.insert(beg,end)        beg和end是标记元素范围的迭代器，其中的元素必须为m.value_type类型的键-值对。

                         对于该范围内的素有元素，如果它的键在m中不存在，则将该键及其关联的值插入m。返回void

m.insert(iter,e)         e是一个用在vaule_type类型的值。如果键不在m中，则创建新元素，并以迭代器iter为起点搜索新元素存储的位置。

                         返回一个迭代器，指向m中具有给定键的元素。

如下： 

//方法一

word_count.insert(map<string,int>::value_type("Anna",1));

//方法二,使用make_pair

word_count.inser(make_pair("Anna",1));

//方法三，使用typedef

typedef  map<string,int>::value_type  valType;

word_count.insert(valType("Anna",1));

4.map中元素的查找与读取

map中下标读取元素的缺点是当不存在该元素时会自动添加，有时这是我们不希望看到的。所以map提供了另外两个操作：count和find，用于检查某个键是否存在而不会插入该键。 

m.count(k)               返回m中k出现次数

m.find(k)                如果m容器中存在按k索引的元素，则返回指向该元素的迭代器。如果不存在，则返回超出末端迭代器

count成员的返回值只能是0或1，因为map值允许一个键对应一个实例。如果返回值为非0，则可以用下标操作来获取该键所关联的值。 

int occurs=0;

if(word_count.count("foobar"))

    occurs=word_count["foobar"];

find操作凡湖指向元素的迭代器，如果元素不存在，则返回end迭代器。 

int  occurs=0;

map<string,int>::iterator  it=word_count.find("foobar");

if(it!=word_count.end())

    occurs=it->second;

5.map中删除元素

从map容器中删除元素用erase操作，它有三种变化形式，如下： 

m.erase(k)                删除m中键为k的元素。返回size_type类型的值，表示删除的元素个数

m.srase(p)                从m中删除迭代器p指向的元素。p必须指向m中确实存在的元素，而且不能等于m.end()。返回void型

m.erase(b,e)              从m中删除一段范围内的元素，该范围由迭代器对b和e标记。b和e必须标记m中的一段有效范围：即b和e都必须指向m中的元素或最后元素的下一个位置

                          而且,b要么在e的钱main，要么和e相等。返回void

6.map对象的迭代遍历

map和其他容器一样也提供begin和end运算。 

map<string,int>::const_iterator   map_it=word_count.begin();

while(map_it!=word_count.end()){

    cout<<map_it->first<<"occurs"

            <<map_it->second<<"time"<<endl;

     ++map_it;

}

四、set类型

set只是单纯的键的集合。当只想知道一个值是否存在时，使用set容器是最合适的。set容器支持大多数map的操作,包括构造函数、insert、count、find、erase操作。但是不包括下标操作，没有定义mapped_type类型。在set容器中value_type不是pair类型，而是与key_type相同的类型。与map一样，set容器中存储的键也是唯一的。

1.set的定义与使用

使用set之前必须包含set头文件，set支持的操作基本与map提供的相同。 

vector<int > ivec;

for(vector<int>::size_type  i=0;i!=10;++i){

    ivec.push_back(i);

    ivec.push_back(i);

}

//用ivec初始化set

set<int>  iset(ivec.begin(),ivec.end());

cout<<ivec.size()<<endl;        //输出20

cout<<iset.size()<<end;         //输出10

2.在set中添加元素 

//方法一，直接插入

set<string>  set1;

set1.insert("the");    

//方法二,使用迭代器

set<string>  set2;

set2.insert(ivec.begin(),ivec.end());

3.从set中获取元素

set没有下标操作，为了通过键从set中获取元素，可使用find运算。如果仅是判断某个元素是否存在，也可使用count操作，返回值只能是1或0。

五、无序容器

无序容器是通过哈希函数来构建的，通过哈希函数映射到桶，无序容器的质量取决于哈希函数的质量和桶的质量与数量

桶接口

c.bucket_count()          //正在使用的桶的数量

c.max_bucket_count()  //最多能容纳多少个桶

c.bucket_size()             //第n个桶中有多少个元素

c.bucket(k)                    //k在那个桶

桶迭代

local-iterator                    //  可用来访问桶中元素的迭代器类型

const_local_iterator        // const版本

c.begin(n)    c.end(n)      //桶n的首尾元素迭代器

c.cbegin(n) c.cend(n)      //

哈希策略

c.load_factor()              //每个桶的平均元素数量，返回float

c.max_load_factor()      //维护桶

c.rehash()                      //重新哈希

c.reserve()                     //

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