Linux猿：零基础都能看懂的 STL map 详解

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Linux猿：零基础都能看懂的 STL map 详解

作者：[db:作者] 时间：2021-09-17 09:00

🎈 作者：Linux猿

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一、什么是 map ?

二、map的定义

2.1 头文件

2.2 定义

2.3 方法

三、实例讲解

3.1 增加数据

3.2 删除数据

3.3 修改数据

3.4 查找数据

3.5 遍历元素

3.6 其它方法

四、总结

map 在编程中是经常使用的一个容器，本文来讲解一下 STL 中的 map，赶紧来看下吧！

一、什么是 map ?

map 是具有唯一键值对的容器，通常使用红黑树实现。

map 中的键值对是 key value 的形式，比如：每个身份证号对应一个人名（反过来不成立哦！），其中，身份证号就是 key，人名便是 value，是单项的关系，可以与 hash 作类比。

二、map的定义

2.1 头文件

使用 map 需要引入头文件，如下所示：

#include <map>

2.2 定义

定义形式如下所示：

map<key_type, value_type>变量名

注意：如果没有 using namespace std, map需要写成 std:map。

来看一个简单的例子：

#include <iostream>
#include <map>  // 头文件
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    map<int, string>node;   // 定义变量
    node[123456] = "张三";

    cout<<"身份证号123456的人叫"<<node[123456]<<endl;
}

输出为：

身份证号123456的人叫张三

在上例中，定义了一个key 为 int ，value 为 string 的 map 容器 node。

2.3 方法

map 最常见的方法如下所示：

//常用
size()     // 计算元素个数
empty()    // 判断是否为空，空返回 true
clear()    // 清空容器
erase()    // 删除元素
find()     // 查找元素
insert()   // 插入元素
count()    // 计算指定元素出现的次数
begin()    // 返回迭代器头部
end()      // 返回迭代器尾部

//非常用
swap()        // 交换两个map容器，类型需要相同
max_size()    // 容纳的最大元素个数
rbegin()      // 指向map尾部的逆向迭代器
rend()        // 指向map头部的逆向迭代器
lower_bound() // 返回键值大于等于指定元素的第一个位置
upper_bound() // 返回键值大于指定元素的第一个位置
equal_range() // 返回等于指定元素的区间

三、实例讲解

3.1 增加数据

方法1：以数组下标的形式直接增加，即：变量名[key] = value 的形式。

#include <iostream>
#include <map>  // 头文件
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    map<int, string>node;   // 定义变量
    node[123456] = "张三";
    node[123457] = "李四";
    node[123458] = "王五";

    cout<<"身份证号123456的人叫"<<node[123456]<<endl;
    cout<<"身份证号123457的人叫"<<node[123457]<<endl;
    cout<<"身份证号123458的人叫"<<node[123458]<<endl;
}

输出为：

身份证号123456的人叫张三
身份证号123457的人叫李四
身份证号123458的人叫王五

方法2：直接插入键值对。

#include <iostream>
#include <map>  // 头文件
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    map<int, string>node;   // 定义变量

    node.insert(pair<int, string>(123456, "张三"));
    node.insert(pair<int, string>(123457, "张三"));
    node.insert(pair<int, string>(123458, "李四"));


    cout<<"身份证号123456的人叫"<<node[123456]<<endl;
    cout<<"身份证号123457的人叫"<<node[123457]<<endl;
    cout<<"身份证号123458的人叫"<<node[123458]<<endl;
}

输出为：

身份证号123456的人叫张三
身份证号123457的人叫张三
身份证号123458的人叫李四

其中，pair 定义了一个键值对，对应 map 的 key 和 value。

3.2 删除数据

删除数据使用到 map 的 erase 和 clear方法，来看一下例子：

#include <iostream>
#include <map>  // 头文件
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    map<int, string>node;   // 定义变量

    node[123456] = "张三";
    node[123457] = "李四";
    node[123458] = "王五";
    cout<<"size = "<<node.size()<<endl;
    //1. 使用 key 删除
    node.erase(123456);  // 删除 key = 123456 的节点
    cout<<"size = "<<node.size()<<endl;
    //2. 使用迭代器删除
    map<int,string>::iterator iter = node.find(123457);
    node.erase(iter);
    cout<<"size = "<<node.size()<<endl;
    //3. 清空整个容器
    node.clear();
    cout<<"size = "<<node.size()<<endl;
}

输出为：

size = 3
size = 2
size = 1
size = 0

其中，clear 方法表示清空容器，size 方法表示获取容器大小。

3.3 修改数据

修改数据仅能修改 value 的值，key 是不能修改的，可以通过增加和删除来实现修改 key。

#include <iostream>
#include <map>  // 头文件
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    map<int, string>node;   // 定义变量

    node[123456] = "张三";
    cout<<"身份证号123456的人叫"<<node[123456]<<endl;
    node[123456] = "李四";
    cout<<"身份证号123456的人叫"<<node[123456]<<endl;
}

输出为：

身份证号123456的人叫张三
身份证号123456的人叫李四

3.4 查找数据

查找数据通过 find 函数来实现，如下所示：

#include <iostream>
#include <map>  // 头文件
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    map<int, string>node;   // 定义变量

    node[123456] = "张三";
    node[123457] = "李四";
    node[123458] = "王五";
    map<int, string>::iterator iter = node.find(123456);
    if(iter != node.end()) {
        cout<<"身份证号123456的人叫"<<iter->second<<endl;
    }
}

输出为：

身份证号123456的人叫张三

find 方法返回的是 map 的迭代器。?

3.5 遍历元素

遍历元素使用迭代器的方式，如下所示：

#include <iostream>
#include <map>  // 头文件
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    map<int, string>node;   // 定义变量

    node[123456] = "张三";
    node[123457] = "李四";
    node[123458] = "王五";
    map<int, string>::iterator iter; //定义迭代器 iter
    for(iter = node.begin(); iter != node.end(); ++iter) {
        cout<<"身份证号"<<iter->first<<"的人叫"<<iter->second<<endl;
    }
}

输出为：

身份证号123456的人叫张三
身份证号123457的人叫李四
身份证号123458的人叫王五

其中，使用迭代器 iter 遍历容器，可以将迭代器理解为一个存储了 key 和 value 的一个结构，first 对应 key，second 对应 value。

3.6 其它方法

（1）swap 函数

交换两个 map 容器的内容，map 容器的类型必须相同，例如：

#include <iostream>
#include <map>  // 头文件
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    map<int, string>node1;   // 定义变量
    map<int, string>node2;

    node1[11] = "张三";
    node1[12] = "李四";

    node2[21] = "王五";
    node2[22] = "赵六";
    node2[23] = "孙七";

    node1.swap(node2);
    map<int, string>::iterator iter;
    cout<<"node1 :"<<endl;
    for(iter = node1.begin(); iter != node1.end(); ++iter) {
        cout<<"key = "<<iter->first<<" value = "<<iter->second<<endl;
    }

    cout<<"node2 :"<<endl;
    for(iter = node2.begin(); iter != node2.end(); ++iter) {
        cout<<"key = "<<iter->first<<" value = "<<iter->second<<endl;
    }
}

输出为：

node1 :
key = 21 value = 王五
key = 22 value = 赵六
key = 23 value = 孙七
node2 :
key = 11 value = 张三
key = 12 value = 李四

（2）max_size

返回当前容器的可以容纳的最大元素个数，来看一个例子。

#include <iostream>
#include <map>  // 头文件
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    map<int, string>node;   // 定义变量

    cout<<"max_size = "<<node.max_size()<<endl;

    node[11] = "张三";
    cout<<"max_size = "<<node.max_size()<<endl;
    
    node[12] = "李四";
    cout<<"max_size = "<<node.max_size()<<endl;

    node[13] = "王五";
    cout<<"max_size = "<<node.max_size()<<endl;

}

输出为：

max_size = 128102389400760775
max_size = 128102389400760775
max_size = 128102389400760775
max_size = 128102389400760775

（3）rbegin 和 rend

rbegin 和 rend 为反向迭代器，即：rbegin 指向最后一个元素，rend 指向第一个元素的前一个位置，来看一个例子。

#include <iostream>
#include <map>  // 头文件
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    map<int, string>node;   // 定义变量

    node[11] = "张三";
    node[12] = "李四";
    node[13] = "王五";
    
    map<int, string>::reverse_iterator iter;
    for(iter = node.rbegin(); iter != node.rend(); ++iter) {
        cout<<"key = "<<iter->first<<" value = "<<iter->second<<endl;
    }
}

输出为：

key = 13 value = 王五
key = 12 value = 李四
key = 11 value = 张三

注意：迭代器需要使用反向迭代器。

（4）lower_bound 和 upper_bound

#include <iostream>
#include <map>  // 头文件
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    map<int, string>node;   // 定义变量

    node[20] = "张三";
    node[15] = "李四";
    node[12] = "王五";
    
    map<int, string>::iterator iter = node.lower_bound(14);
    cout<<"key = "<<iter->first<<" value = "<<iter->second<<endl;

    iter = node.upper_bound(12);
    cout<<"key = "<<iter->first<<" value = "<<iter->second<<endl;
}

输出结果为：

key = 15 value = 李四
key = 15 value = 李四

（5）equal_range

#include <iostream>
#include <map>  // 头文件
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    map<int, string>node;   // 定义变量

    node[12] = "张三";
    node[15] = "李四";
    node[20] = "王五";
    
    pair<map<int, string>::iterator, map<int, string>::iterator> p = node.equal_range(15);

    cout<<"key1 = "<<p.first->first<<" value1 = "<<p.first->second<<endl;
    cout<<"key2 = "<<p.second->first<<" value2 = "<<p.second->second<<endl;
}

输出为：

key1 = 15 value1 = 李四
key2 = 20 value2 = 王五

四、总结

编程中经常使用到 key / value 的形式表示数据之间的关系，故 map 是 STL 中经常使用的一个容器，需要记住 map 的常用方法。

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