持续创作，加速成长！这是我参与「掘金日新计划 · 10 月更文挑战」的第15天

零.前言

在我们之前的学习中，已经了解了STL的部分容器，比如：vector，list，deque，forward_list等等，这些容器统称为序列式容器，而我们今天要将的map和set称之为关联式容器，序列式容器和关联式容器的区别就在于，序列式容器单纯为了存储数据而存在。而关联式容器不仅仅存储数据还对结构进行了存储。 在了解set和map之前，我们需要了解搜索二叉树是什么，因为set和map的底层就是一棵搜索二叉树。

1.set

(1)概念

set本质上是搜索二叉树的key模型。set的底层依然使用到了模板，因此我们这样定义set类型的对象：

set<int> s;

(2)遍历

迭代器法遍历

    set<int>::iterator it = s.begin();//定义迭代器it为s.begin()
    while (it != s.end())//依次遍历s中的数据
    {
        cout << *it << " ";
        it++;
    }

范围for遍历

    for (auto& e: s)
    {
        cout << e << " ";
    }

(3)插入与删除

insert()

使用insert函数进行插入数据，具有去重的作用，这是因为set的底层就是一个key模型的搜索二叉树。是没有相同的元素的。

    s.insert(3);
    s.insert(5);
    s.insert(1);
    s.insert(1);
    s.insert(7);
    s.insert(0);
    s.insert(6);
    s.insert(9);
    s.insert(9);

当向s中插入这一组元素的时候，遍历后打印出来的结果是： 可以发现，并没有录入重复的元素。 并且我们会发现，迭代器走的是中序遍历的路线。

erase()

与其他容器的erase一样，set的erase可以传入值，迭代器或者迭代器区间。 当我们要传入迭代器的时候，需要检测迭代器位置是否存在，否则会发生崩溃：

    set<int> ::iterator pos = s.find(3);
    if (pos != s.end())
    {
        s.erase(pos);
    }

而当我们向erase中传入值的时候，即使这个值不存在，程序也不会崩溃，这是因为传入值的底层就是传入迭代器并且进行了检测。 我们发现当我们传入100的时候程序并没有崩溃。 我们也可以通过查阅文档来观察erase函数的返回值： 返回一个size_type类型的变量： 它的含义是被删除节点的个数。 可能你会问，这不是一棵搜索树吗，节点只有一个，当然size_type的值就是1啊。

(4)multiset

通过上述对set的解释我们可以知道，set是一棵搜索树，通过它可以实现数据的插入去重和排序，那么如果我们不想去重呢？STL提供了一棵基于set的搜索树multiset，它没有对数据进行去重的操作。用法和set类似：

    multiset<int> s;
    s.insert(3);
    s.insert(5);
    s.insert(1);
    s.insert(1);
    s.insert(1);
    s.insert(1);
    s.insert(6);
    s.insert(9);
    s.insert(9);
    set<int>::iterator it = s.begin();
    while (it != s.end())
    {
        cout << *it << " ";
        it++;
    }

此时进行插入操作之后，再进行遍历我们发现没有发生去重操作： 我们发现遍历它依然是经过中序遍历。那么对于相同元素来说，使用find查找，找到的是哪一个值呢？ 我们可以通过下面这段代码来进行尝试：

    set<int>::iterator it = s.begin();
    while (it != s.end())
    {
        cout << *it << " ";
        it++;
    }
    cout << endl;
    multiset<int>::iterator pos = s.find(1);
    while (pos != s.end())
    {
        cout << *pos << " ";
        ++pos;
    }

我们可以对比这两段代码。，第一段代码是从头开始遍历整个set，第二段代码是从find(1)的位置开始遍历整个set： 两者打印的结果是相同的，因此find(1)的位置其实就是set中序遍历的起始位置。 当我们使用erase函数来进行删除的时候，它删除的是所有该元素，比如我们可以测试一个erase(1)，它删除了所有1：

(5)set总结

注意set只有增删查，没有修改的函数。 这是因为一旦修改key的值，set就不是一棵搜索二叉树了。set底层的普通迭代器的实现和const迭代器的实现是一样的。*pos是一个常量。 此时会发生报错。

2.map

(1)概念

map的本质其实就是搜索二叉树的key/value模型map的每一个节点都是一个名为pair的结构体，pair有两个元素，其中first元素存放的是key的值，second元素存放的是value的值。

    map<string, string> dict;
    pair<string, string> kv1("sort", "排序");

其中dict为一棵key,value的搜索二叉树,kv1为它的一个节点。向pair的构造函数中传入key：sort和value：排序。 map的key是不支持做修改的，但是它的value是支持修改的。

(2)插入

insert的使用

map中依然有insert元素，不过和set不同的是，map插入的是一个pair类型的对象： 使用insert函数进行插入有三种方法：

	map<string, string> dict;
	pair<string, string> kv1("sort", "排序");
	dict.insert(kv1);//插入pair类型对象kv1
	dict.insert(pair<string, string>("string", "字符串"));//使用匿名对象进行插入
	dict.insert(make_pair("test", "测试"));//使用make_pair函数进行插入

其中使用make_pair函数进行插入最为常见，它返回一个pair的匿名对象。本质上都是向map中插入带有key和value的pair。 我们可以通过map再来实现水果的例子：

	string arr[] = { "苹果","橘子","鸭梨","水蜜桃","热带风味","苹果","水蜜桃","苹果" };
	map<string, int> countMap;
	for (auto& str : arr)
	{
		auto ret = countMap.find(str);
		if (ret == countMap.end())
		{
			countMap.insert(make_pair(str, 1));
		}
		else
		{
			ret->second++;
		}
	}
	for (auto& e : countMap)
    {
	cout << e.first << ":" << e.second << endl;
    }

此时我们就可以使用map的insert函数来进行插入操作了。当插入失败的时候，就对ret的second进行++操作。

insert的返回值

我们可以通过查文档来进行返回值的查看： 我们发现它返回的是一个迭代器类型，并对其进行了解释： 大致的意思是，insert返回的是一个pair，其中它的first是一个迭代器类型，它的second是一个bool类型。

插入元素之前没有存在：first指向新插入的元素，second的值为true。 当插入元素已经存在：first指向已经存在的元素，second的值为false。

了解了insert的返回值我们就可以改良一下上述代码：

	for (auto& str : arr)
	{
		auto kv = countMap.insert(make_pair(str, 1));
		if (!kv.second)
		{
			kv.first->second++;
		}
	}

[]的重载使用

[]的引入使我们插入，删除，查找更加方便：

	for (auto& str : arr)
	{
		countMap[str]++;
	}

这段代码使我们进行插入更加方便，我们可以查阅一下[]重载的返回值： 我们来分析一下这一长条，其中mapped_type()表示的是一个匿名的value。k表示的是我们要插入的str。 分为插入成功以及插入不成功两种情况来进行讨论：

成功：当插入成功的时候，insert返回一个pair，对象调用该pair的first(即插入成功的位置)再解引用得到插入成功位置处的pair，然后再调用它的second(即value)。 失败：当插入失败的时候，insert返回一个pair，对象调用该pair的first(即相同元素的位置)解引用得到相同元素处的pair，再调用该pair的second，再对其进行操作。

使用[]来进行插入时最常用的一种方式。它可以进行修改，插入和查找：

	dict.insert(make_pair("left", "左边"));
	dict.insert(make_pair("sort", "排序"));
	dict["left"] = "剩余";//修改
	dict["test"] = "测试";//测试
	cout << dict["sort"] << endl;//查找

(3)遍历

迭代器遍历

	map<string, string> ::iterator it = dict.begin();
	while (it != dict.end())
	{
		//cout << it->first << ":" <<it->second<< endl;
		cout << (*it).first << ":" << (*it).second << endl;
		it++;
	}

map的每一个元素是一个pair，it就是一个指向pair的指针，要遍历出key和value需要使用指针解引用的形式来调用pair中的first和second。 注意使用.方式进行遍历的时候，需要加()，这是因为.的优先级比*高。

范围for遍历

	for (auto& e : dict)
	{
		cout << e.first << ":" << e.second << endl;
	}

范围for进行遍历也同理，这里的每一个e代表的是一个pair。

(4)删除

同set，可以向erase函数传入，迭代器，值或者迭代器区间来进行删除，注意传入的是key的值：

(5)multimap

同set,map也有multimap，当使用multimap的时候，二叉树的节点可以重复进行插入：

    multimap<string, string> dict;
	dict.insert(make_pair("left", "左边"));
	dict.insert(make_pair("sort", "排序"));
	dict.insert(make_pair("left", "左边"));
	dict.insert(make_pair("left", "剩余"));

此时left将不会被覆盖，遍历的结果是： 注意：multimap是不支持[]来进行访问的。 对于mutimap来说，我们还可以通过count函数来观察key的元素的个数：

3.总结

map和set的区别在于，map可以使用下标来进行访问，这是因为map比set多了一个value，而存放key和value的方式也很特别，不是在节点中直接进行定义，而是建立一个pair来对key(first)和value(second)来进行存储。set和map公用一棵红黑树。