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关联数组怎么定义(C++学习笔记十关联容器)

时间2025-06-14 21:23:25分类IT科技浏览4621
导读:C++学习笔记十-关联容器 一、概述:关联容器和顺序容器的本质差别在于:关联容器通过键(key)存储和读取元素,而顺序容器则通过元素在容器中的位置顺序存储和访问元素。...

C++学习笔记十-关联容器

一            、概述:关联容器和顺序容器的本质差别在于:关联容器通过键(key)存储和读取元素            ,而顺序容器则通过元素在容器中的位置顺序存储和访问元素            。

1.关联容器(Associative containers)支持通过键来高效地查找和读取元素                  。两个基本的关联容器类型是 map set       。map 的元素以键-值(key-value)对的形式组织:键用作元素在 map 中的索引                  ,而值则表示所存储和读取的数据         。set 仅包含一个键       ,并有效地支持关于某个键是否存在的查询                  。

2.一般来说         ,如果希望有效地存储不同值的集合                  ,那么使用 set 容器比较合适          ,而 map 容器则更适用于需要存储(乃至修改)每个键所关联的值的情况          。在做某种文本处理时      ,可使用 set 保存要忽略的单词      。而字典则是 map 的一种很好的应用:单词本身是键                  ,而它的解释说明则是值                  。

3.关联容器类型:

map 关联数组:元素通过键来存储和读取

set 大小可变的集合             ,支持通过键实现的快速读取

multimap 支持同一个键多次出现的 map 类型

multiset 支持同一个键多次出现的 set 类型

二                   、pair 类型:

1.pair 的创建和初始化:pair 包含两个数据值             。与容器一样   ,pair 也是一种模板类型   。但又与之前介绍的容器不同                  ,在创建 pair 对象时                ,必须提供两个类型名:pair 对象所包含的两个数据成员各自对应的类型名字,这两个类型必相同                  。

pair<string, string> anon; // holds two strings pair<string, int> word_count; // holds a string and an int pair<string, vector<int> > line; // holds string and vector<int>

如果在创建 pair 对象时不提供初始化式               ,则调用默认构造函数对其成员采用值初始化                。于是                   ,anon 是包含两空 string 类型成员的 pair 对象    ,line 则存储一个空的 string 类型对象和一个空的vector 类型对象。word_count 中的 int 成员获得 0 值            ,而 string 成员则初始化为空 string 对象               。

2.可在定义时为每个成员提供初始化式:

pair<string, string> author("James", "Joyce"); 3.pairs 对象的操作:

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

p1 < p2 两个 pair 对象之间的小于运算       ,其定义遵循字典次序:如果 p1.first < p2.first 或者 !(p2.first < p1.first) && p1.second < p2.second         ,则返回 true

p1 == p2 如果两个 pair 对象的 first 和 second 成员依次相等                  ,则这两个对象相等                   。该运算使用其元素的 == 操作符

p.first 返回 p 中名为 first 的(公有)数据成员

p.second 返回 p 的名为 second 的(公有)数据成员

三      、关联容器的公共操作:

1.三种构造函数:

C<T> c; // creates an empty container // c2 must be same type as c1 C<T> c1(c2); // copies elements from c2 into c1 // b and e are iterators denoting a sequence C<T> c(b, e); // copies elements from the sequence into c

2.begin         、end                   、rbegin 和 rend 操作    。

3.对于 map 容器          ,value_type 并非元素的类型      ,而是描述键及其关联值类型的 pair 类型            。 4.支持swap 和赋值操作                  。但关联容器不提供 assign 函数       。 5.支持clear 和 erase 操作                  ,但关联容器的 erase 运算返回 void 类型         。 6.resize 函数不能用于关联容器                  。 四         、map 类型容器:

map 是键-值对的集合          。map 类型通常可理解为关联数组(associative array):可使用键作为下标来获取一个值             ,正如内置数组类型一样      。而关联的本质在于元素的值与某个特定的键相关联   ,而并非通过元素在数组中的位置来获取                  。

1.map 的构造函数:

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

map<k, v> m(m2); 创建 m2 的副本 m                ,m 与 m2 必须有相同的键类型和值类型

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

2.键类型的约束:在使用关联容器时               ,它的键不但有一个类型                   ,而且还有一个相关的比较函数   。默认情况下    ,标准库使用键类型定义的 < 操作符来实现键(key type)的比较                  。对于键类型            ,唯一的约束就是必须支持 < 操作符                  ,至于是否支持其他的关系或相等运算       ,则不作要求                。

3.map 对象的元素是键-值对         ,也即每个元素包含两个部分:键以及由键关联的值。map 迭代器返回 value_type 类型的值——包含 const key_type 和 mapped_type 类型成员的 pair 对象;下标操作符则返回一个 mapped_type 类型的值               。

4.关联类型:在学习 map 的接口时                  ,需谨记 value_type 是 pair 类型          ,它的值成员可以修改      ,但键成员不能修改                   。

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

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 元素则为 map<K, V>::mapped_type 类型

5.给 map 添加元素:可使用 insert 成员实现;或者                ,先用下标操作符获取元素,然后给获取的元素赋值    。在这两种情况下               ,一个给定的键只能对应于一个元素这一事实影响了这些操作的行为            。map 对象键所关联的值采用值初始化:类类型的元素用默认构造函数初始化                   ,而内置类型的元素初始化为 0                  。

6.map::insert 的使用:

A.插入单个元素的 insert 版本使用键-值 pair 类型的参数       。类似地    ,对于参数为一对迭代器的版本            ,迭代器必须指向键-值 pair 类型的元素         。另一个差别则是:map 容器的接受单个值的 insert 版本的返回类型                  。使用下标给 map 容器添加新元素时                  ,元素的值部分将采用值初始化          。在添加新 map 元素时       ,使用 insert 成员可避免使用下标操作符所带来的副作用:不必要的初始化      。

B.map 对象中一个给定键只对应一个元素                  。如果试图插入的元素所对应的键已在容器中         ,则 insert 将不做任何操作             。含有一个或一对迭代器形参的 insert 函数版本并不说明是否有或有多少个元素插入到容器中   。

C.传递给 insert 的实参相当笨拙                  。可用两种方法简化:使用 make_pair:

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

Or use a typedef:

或使用 typedef

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

m.insert(e)

e 是一个用在 m 上的 value_type 类型的值                。如果键(e.first)不在 m 中                  ,则插入一个值为 e.second 的新元素;如果该键在 m 中已存在          ,则保持 m 不变。该函数返回一个 pair 类型对象      ,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             ,表示是否插入了该元素 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               。对于该范围内的所有元素                  ,如果它的键在 m 中不存在                ,则将该键及其关联的值插入到 m                   。返回 void 类型 m.insert(iter, e) e 是一个用在 m 上的 value_type 类型的值    。如果键(e.first)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

7.查找并读取 map 中的元素:

A.下标操作符给出了读取一个值的最简单方法    ,但是            ,使用下标存在一个很危险的副作用:如果该键不在 map 容器中                  ,那么下标操作会插入一个具有该键的新元素                  。

B.m.count(k), 返回 m 中 k 的出现次数,对于 map 对象       ,count 成员的返回值只能是 0 或 1       。map 容器只允许一个键对应一个实例         ,所以 count 可有效地表明一个键是否存在         。

C.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                  。如果元素不存在      ,则返回 end 迭代器.

8.从map中删除元素:

A.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(要么是0             ,要么是1);

B.m.erase(p),从 m 中删除迭代器 p 所指向的元素      。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

C.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 中的元素或最后一个元素的下一个位置   。而且                ,b 和 e 要么相等(此时删除的范围为空),要么 b 所指向的元素必须出现在 e 所指向的元素之前                  。返回 void 类型

9.map 对象的迭代遍历:与其他容器一样               ,map 同样提供 begin 和 end 运算                   ,以生成用于遍历整个容器的迭代器                。在使用迭代器遍历 map 容器时    ,迭代器指向的元素按键的升序排列。

五      、set类型容器:set 容器只是单纯的键的集合               。

1.set 不支持下标操作符            ,而且没有定义 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    。它们指的都是 set 中存储的元素类型            。这一差别也体现了 set 存储的元素仅仅是键         ,而没有所关联的值                  。与 map 一样                  ,set 容器存储的键也必须唯一          ,而且不能修改       。

2.set 容器的定义和使用:以一段范围的元素初始化 set 对象      ,或在 set 对象中插入一组元素时                  ,对于每个键             ,事实上都只添加了一个元素         。

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// define a vector with 20 elements, holding two copies of each number from 0 to 9
vector<int> ivec;
for (vector<int>::size_type i = 0; i != 10; ++i) {
ivec.push_back(i);
ivec.push_back(i); // duplicate copies of each number
}
// 对于vector中的重复元素   ,只插入一个                  。
set<int> iset(ivec.begin(), ivec.end());
cout << ivec.size() << endl; // prints 20
cout << iset.size() << endl; // prints 10</int></int></int>

3.往set中添加元素:与 map 容器的操作一样                  ,带有一个键参数的 insert 版本返回 pair 类型对象                ,包含一个迭代器和一个 bool 值,迭代器指向拥有该键的元素               ,而 bool 值表明是否添加了元素          。使用迭代器对的 insert 版本返回 void 类型      。

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iset.find(1) // returns iterator that refers to the element with key == 1
iset.find(11) // returns iterator == iset.end()
iset.count(1) // returns 1
iset.count(11) // returns 0
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4.正如不能修改 map 中元素的键部分一样                   ,set 中的键也为 const                  。在获得指向 set 中某元素的迭代器后    ,只能对其做读操作            ,而不能做写操作:

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// set_it refers to the element with key == 1
set<int>::iterator set_it = iset.find(1);
*set_it = 11; // error: keys in a set are read-only
cout << *set_it << endl; // ok: can read the key</int>

六                   、multimap 和 multiset 类型:multisetmultimap 类型则允许一个键对应多个实例             。

1.multimap 和 multiset 所支持的操作分别与 map 和 set 的操作相同                  ,只有一个例外:multimap 不支持下标运算   。不能对 multimap 对象使用下标操作       ,因为在这类容器中         ,某个键可能对应多个值                  。

2.元素的添加和删除:

A.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:

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// 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")));
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B.<strong>带有一个键参数的 <tt>erase</tt> 版本将删除拥有该键的所有元素      ,并返回删除元素的个数               。</strong>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 <tt>void</tt> 类型:
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3.在 <tt>multimap</tt> 和 <tt>multiset</tt> 中查找元素:<strong>在 <tt>multimap</tt> 和 <tt>multiset</tt> 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                   。</strong>
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