STL中map介绍

忘是亡心i 2022-05-27 13:42 256阅读 0赞

本文主要介绍 C++ 编程语言的 STL（Standard Template Library） 中 map 的相关知识，同时通过示例代码介绍 map 的使用方法。

# 1 概念 #

map 是 STL 的一个关联容器，它提供一对一的数据处理能力。

map 对象是**模板类**，需要**关键字**和**存储对象**两个模板参数：其中第一个参数称为关键字，每个关键字只能在 map 中出现一次；第二个参数称为该关键字的值。可以将关键字和存储对象理解为“\{键，值\}对”。例如，学生的“学号”与“姓名”就可以用 map 进行描述，“学号”对应“关键字”，“姓名”对应“值”，具体的 map 描述信息如下：

std::map<int, string> mapStudent;

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。

上面语句定义了一个用 int 作为索引（关键字），并拥有相关联的指向 string 的指针。为了使用方便，可以对模板类使用 typedef 进行下面的类型定义：

typedef map<int, string> mapStudent_t;
    mapStudent_t mapStudent;

# 2 常见用法 #

## 2.1 map构造函数 ##

map 提供了几种构造函数，通常采用下面的方式构造 map：

typedef map<int, string> mapStudent_t;
    mapStudent_t mapStudent;

## 2.2 map的数据插入操作 ##

对于数据插入操作，map 提供了多种方法。

### 2.2.1 使用insert函数插入pair数据 ###

mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "zhao"));
    mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "qian"));
    mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "sun"));

### 2.2.2 使用数组方式插入数据 ###

mapStudent[1] = "zhao";
    mapStudent[2] = "qian";
    mapStudent[3] = "sun";

**说明：**上面的两种方法是有区别的，用 insert 函数插入数据，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 操作是不能实现数据插入的；但是数组方式能够插入数据，插入的数据会**覆盖**该关键字之前对应的值。

## 2.3 map中数据的遍历 ##

可以通过 map 的迭代器 iterator、调用 map 对象的 begin() 和 end() 函数，实现对于 map 中数据的遍历，用法示例如下：

// 遍历
    cout << "content of map as followed: " << endl;
    mapStudent_t::iterator iter;
    for (iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
    {
        cout << iter->first << " " << iter->second << endl;
    }

说明：

1）begin() 和 end() 两个成员函数，分别对应 map 对象中第一个数据条目和最后一个数据条目，这两个数据条目的类型是 iterator；

2）通过 map 对象的方法获取的 iterator 数据类型是一个 std::pair 对象，iterator 数据类型包括下面两个数据：

*  iterator->first：关键字（key）
 *  iterator->second：存储的数据（value）

## 2.4 map中数据的查找 ##

可以通过使用 map 的迭代器 iterator、调用 find 函数（传入的参数为要查找的 key），来查找定位 map 中的指定数据，用法示例如下：

// 查找
    iter = mapStudent.find(2);
    if (iter != mapStudent.end())
    {
        cout << "Find it, the relative value is: " << iter->second << endl;
    }
    else
    {
        cout << "Can not find the relative value." << endl;
    }

**说明：**find 函数的入参为 map 结构的 key，并且入参必须**完全匹配 **map 的 key，才能找到对应的 value。例如，对于以下 map 结构：

mapStudent.insert(pair<string, string>("zhao", "zhaoyun"));

如果要查找该 map 的 value，必须在 find 函数中输入完整的 key （即“zhao”）作为入参才行，如果输入的入参为“zh”、或“zha”，都不能找到该 map 的 value。

## 2.5 map中数据的删除 ##

对于 map 中数据的删除操作，可以分为如下两种情况：

a）如果想要清空 map 中的所有数据，可以使用 clear 函数；

b）如果想要删除 map 中的指定数据，可以通过使用 map 的迭代器 iterator、调用 erase 函数来实现，用法示例如下：

// 删除
    iter = mapStudent.find(3);
    mapStudent.erase(iter);

## 2.6 map中数据的排序 ##

map 中的所有元素都会根据元素的键值，自动进行升序排序。

# 3 示例程序 #

## 3.1 示例程序1 ##

此处展示一个输出 map 结构内容的示例代码。代码（map\_test1.cpp）内容如下：

#include <iostream>
    #include <map>
    
    using namespace std;
    
    int main()
    {
        // <int, string>结构的map
        typedef std::map<int, string> mapStudent_t;
        mapStudent_t mapStudent;
    
        mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "zhao"));
        mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "qian"));
        mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "sun"));
    
        // map简单的输出方法
        cout << "mapStudent[1] is: " << mapStudent[1] << endl;
        cout << "mapStudent[3] is: " << mapStudent[3] << endl;
    
        // <string, string>结构的map
        typedef std::map<string, string> mapRole_t;
        mapRole_t mapRole;
    
        mapRole.insert(pair<string, string>("mage", "alliance"));
        mapRole.insert(pair<string, string>("paladin", "alliance"));
        mapRole.insert(pair<string, string>("warlock", "Horde"));
    
        // map简单的输出方法
        cout << "mapRole[\"mage\"] is: " << mapRole["mage"] << endl;
        cout << "mapRole[\"warlock\"] is: " << mapRole["warlock"] << endl;
    
        return 0;
    }

编译并执行上述代码，结果如下：

![70][]

## 3.2 示例程序2 ##

示例代码（map\_test2.cpp）内容如下：

#include <iostream>
    #include <map>
    #include <string>
    
    using namespace std;
    
    int main()
    {
        typedef std::map<int, string> mapStudent_t;
        mapStudent_t mapStudent;
    
        mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "zhao"));
        mapStudent.insert(pair<int, string>(2, "qian"));
        mapStudent.insert(pair<int, string>(3, "sun"));
    
        // 遍历
        cout << "content of map as followed: " << endl;
        mapStudent_t::iterator iter;
        for (iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
        {
            cout << iter->first << " " << iter->second << endl;
        }
    
        // 查找
        iter = mapStudent.find(2);
        if (iter != mapStudent.end())
        {
            cout << "Find it, the relative value is: " << iter->second << endl;
        }
        else
        {
            cout << "Can not find the relative value." << endl;
        }
    
        // 删除
        iter = mapStudent.find(3);
        mapStudent.erase(iter);
    
        // 再次遍历，观察删除操作是否成功
        cout << "after delete, content of map as followed: " << endl;
        for (iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++)
        {
            cout << iter->first << " " << iter->second << endl;
        }
        
        return 0;
    }

上述代码运行结果如下：

![70 1][]

[70]: /images/20220527/50cb3616d321455bab73733345255b84.png
[70 1]: /images/20220527/878384227c194fa3a181697f2b130de6.png