C++中的map容器详解

C++中的map容器是一种关联式容器，提供了键-值对（key-value pair）的存储和快速查找功能。map容器由标准模板库（STL）提供，包含在<map>头文件中。map使用平衡二叉树（通常是红黑树）实现，因此能够在对数时间复杂度内完成插入、删除和查找操作。

基本特点

• 键值唯一性：每个键（key）在map中是唯一的，不能重复。
• 自动排序：map根据键的大小自动排序，默认使用小于运算符（<）比较键的大小，可以通过指定自定义比较器改变排序规则。
• 键和值的类型：键和值可以是任何可比较和可复制的类型。
• 双向迭代器：map提供双向迭代器，可以从头到尾或从尾到头遍历元素。

常用操作

创建和初始化

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>int main() {// 创建一个空的 mapstd::map<int, std::string> myMap;// 使用初始化列表初始化 mapstd::map<int, std::string> initMap = {{1, "One"},{2, "Two"},{3, "Three"}};return 0;
}

插入元素

int main() {std::map<int, std::string> myMap;// 使用 insert() 方法插入元素myMap.insert(std::make_pair(1, "One"));myMap.insert(std::pair<int, std::string>(2, "Two"));// 使用下标操作符插入元素myMap[3] = "Three";// 插入重复键的元素（不会插入）auto result = myMap.insert(std::make_pair(1, "One Again"));if (!result.second) {std::cout << "Key 1 already exists with value: " << result.first->second << std::endl;}return 0;
}

访问元素

int main() {std::map<int, std::string> myMap = {{1, "One"},{2, "Two"},{3, "Three"}};// 使用下标操作符访问元素std::cout << "Key 1 has value: " << myMap[1] << std::endl;// 使用 at() 方法访问元素try {std::cout << "Key 2 has value: " << myMap.at(2) << std::endl;} catch (const std::out_of_range& e) {std::cout << e.what() << std::endl;}// 使用 find() 方法查找元素auto it = myMap.find(3);if (it != myMap.end()) {std::cout << "Key 3 has value: " << it->second << std::endl;}return 0;
}

删除元素

int main() {std::map<int, std::string> myMap = {{1, "One"},{2, "Two"},{3, "Three"}};// 使用 erase() 方法删除指定键的元素myMap.erase(2);// 使用迭代器删除元素auto it = myMap.find(3);if (it != myMap.end()) {myMap.erase(it);}return 0;
}

遍历元素

int main() {std::map<int, std::string> myMap = {{1, "One"},{2, "Two"},{3, "Three"}};// 使用范围for循环遍历元素for (const auto& pair : myMap) {std::cout << "Key: " << pair.first << ", Value: " << pair.second << std::endl;}// 使用迭代器遍历元素for (auto it = myMap.begin(); it != myMap.end(); ++it) {std::cout << "Key: " << it->first << ", Value: " << it->second << std::endl;}return 0;
}

常用成员函数

• 构造函数：

  • 默认构造函数：map()
  • 拷贝构造函数：map(const map& other)
  • 移动构造函数：map(map&& other)

• 元素访问：

  • at(const key_type& k): 返回键为k的元素的引用，如果键不存在则抛出异常。
  • operator[](const key_type& k): 返回键为k的元素的引用，如果键不存在则插入一个默认值。

• 迭代器：

  • begin(), end(): 返回指向容器首尾的迭代器。
  • rbegin(), rend(): 返回指向容器逆向首尾的迭代器。

• 容量：

  • empty(): 检查容器是否为空。
  • size(): 返回容器中元素的数量。
  • max_size(): 返回容器最大可能包含的元素数量。

• 修改：

  • insert(): 插入元素。
  • erase(): 删除指定键或迭代器位置的元素。
  • clear(): 清空容器。

• 查找：

  • find(const key_type& k): 查找键为k的元素，返回指向该元素的迭代器，如果不存在则返回end()。
  • count(const key_type& k): 返回键为k的元素个数（对于map而言，要么是0要么是1）。

• 比较：

  • key_comp(), value_comp(): 返回用于比较键和值的比较器对象。

通过了解和掌握这些基本操作和成员函数，可以高效地使用map容器来管理和操作键值对数据。