数据结构map的基本知识与用法

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了数据结构map的基本知识与用法。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

map

1 介绍

映射类似于函数的对应关系，每个x对应一个y，而map是每个键对应一个值。会python的朋友学习后就会知道这和python的字典非常类似。

比如说：学习对应看书，学习是键，看书是值。
学习->看书
玩耍对应打游戏，玩耍是键，打游戏是值。
玩耍->打游戏

Cpp

map特性：map会按照键的顺序从小到大自动排序，键的类型必须可以比较大小

2 函数方法

2.1 函数方法

代码	含义
`mp.find(key )`	返回键为key的映射的迭代器 O(logN) 注意：用find函数来定位数据出现位置，它返回一个迭代器。当数据存在时，返回数据所在位置的迭代器，数据不存在时，返回mp.end()
`mp.erase(it)`	删除迭代器的键和值O(1)
`mp.erase(key)`	根据映射的键删除键和值 O(logN)
`mp.erase(first,last)`	删除左闭右开区间迭代器对应的键和值O(last−first)
`mp.size()`	返回映射的对数$ O(1)$
`mp.clear()`	清空map中的所有元素O(N)
`mp.insert()`	插入元素，插入时要构造键值对
`mp.empty()`	如果map为空，返回true，否则返回false
`mp.begin()`	返回指向map第一个元素的迭代器（地址）
`mp.end()`	返回指向map尾部的迭代器（最后一个元素的下一个地址）
`mp.rbegin()`	返回指向map最后一个元素的迭代器（地址）
`mp.rend()`	返回指向map第一个元素前面(上一个）的逆向迭代器（地址）
`mp.count(key)`	查看元素是否存在，因为map中键是唯一的，所以存在返回1，不存在返回0
`mp.lower_bound()`	返回一个迭代器，指向键值>= key的第一个元素
`mp.upper_bound()`	返回一个迭代器，指向键值> key的第一个元素

2.2 注意点

下面说明部分函数方法的注意点

注意：
查找元素是否存在时，可以使用
①mp.find() ② mp.count() ③ mp[key]
但是第三种情况，如果不存在对应的key时，会自动创建一个键值对（产生一个额外的键值对空间）
所以为了不增加额外的空间负担，最好使用前两种方法

2.3 迭代器进行正反向遍历

mp.begin()和mp.end()用法：

用于正向遍历map

map<int,int> mp;
mp[1] = 2;
mp[2] = 3;
mp[3] = 4;
auto it = mp.begin();
while(it != mp.end()) {
	cout << it->first << " " << it->second << "\n";
	it ++;
}

Cpp

结果：

1 2
2 3
3 4

None

mp.rbegin()和mp.rend()

用于逆向遍历map

map<int,int> mp;
mp[1] = 2;
mp[2] = 3;
mp[3] = 4;
auto it = mp.rbegin();
while(it != mp.rend()) {
	cout << it->first << " " << it->second << "\n";
	it ++;
}

Cpp

结果：

3 4
2 3
1 2

None

2.4 二分查找

二分查找lower_bound() upper_bound()

map的二分查找以第一个元素（即键为准），对键进行二分查找
返回值为map迭代器类型

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
	map<int, int> m{{1, 2}, {2, 2}, {1, 2}, {8, 2}, {6, 2}};//有序
	map<int, int>::iterator it1 = m.lower_bound(2);
	cout << it1->first << "\n";//it1->first=2
	map<int, int>::iterator it2 = m.upper_bound(2);
	cout << it2->first << "\n";//it2->first=6
	return 0;
}

Cpp

3 添加元素

//先声明
map<string, string> mp;

Cpp

方式一：

mp["学习"] = "看书";
mp["玩耍"] = "打游戏";

Cpp

方式二：插入元素构造键值对

mp.insert(make_pair("vegetable","蔬菜"));

Cpp

方式三：

mp.insert(pair<string,string>("fruit","水果"));

Cpp

方式四:

mp.insert({"hahaha","wawawa"});

Cpp

4 访问元素

4.1 下标访问

(大部分情况用于访问单个元素)

mp["菜哇菜"] = "强哇强";
cout << mp["菜哇菜"] << "\n";//只是简写的一个例子，程序并不完整

Cpp

4.2 遍历访问

方式一：迭代器访问

map<string,string>::iterator it;
for(it = mp.begin(); it != mp.end(); it++) {
	//      键                 值 
	// it是结构体指针访问所以要用 -> 访问
	cout << it->first << " " << it->second << "\n";
	//*it是结构体变量 访问要用 . 访问
	//cout<<(*it).first<<" "<<(*it).second;
}

Cpp

方式二：智能指针访问

for(auto i : mp)
cout << i.first << " " << i.second << endl;//键，值

Cpp

方式三：对指定单个元素访问

map<char,int>::iterator it = mp.find('a');
cout << it -> first << " " <<  it->second << "\n";

Cpp

方式四：c++17特性才具有

for(auto [x, y] : mp)
	cout << x << " " << y << "\n";
//x,y对应键和值

Cpp

5 与unordered_map的比较

这里就不单开一个大目录讲unordered_map了，直接在map里面讲了。

5.1 内部实现原理

map：内部用红黑树实现，具有自动排序（按键从小到大）功能。

unordered_map：内部用哈希表实现，内部元素无序杂乱。

5.2 效率比较

map：

优点：内部用红黑树实现，内部元素具有有序性，查询删除等操作复杂度为O(logN)
缺点：占用空间，红黑树里每个节点需要保存父子节点和红黑性质等信息，空间占用较大。

unordered_map：

优点：内部用哈希表实现，查找速度非常快（适用于大量的查询操作）。
缺点：建立哈希表比较耗时。

两者方法函数基本一样，差别不大。

注意：
随着内部元素越来越多，两种容器的插入删除查询操作的时间都会逐渐变大，效率逐渐变低。

使用[]查找元素时，如果元素不存在，两种容器都是创建一个空的元素；如果存在，会正常索引对应的值。所以如果查询过多的不存在的元素值，容器内部会创建大量的空的键值对，后续查询创建删除效率会大大降低。
查询容器内部元素的最优方法是：先判断存在与否，再索引对应值（适用于这两种容器）
// 以 map 为例
map<int, int> mp;
int x = 999999999;
if(mp.count(x)) // 此处判断是否存在x这个键
    cout << mp[x] << "\n";   // 只有存在才会索引对应的值，避免不存在x时多余空元素的创建
Cpp

另外：

还有一种映射：multimap

键可以重复，即一个键对应多个值，如要了解，可以自行搜索

例题

P5266 【深基17.例6】学籍管理 - 洛谷 | 计算机科学教育新生态 (luogu.com.cn)

要设计一个学籍管理系统，最开始学籍数据是空的，然后该系统能够支持下面的操作（不超过 105105 条）：

插入与修改，格式1 NAME SCORE：在系统中插入姓名为 NAME(由字母和数字组成不超过 20 个字符的字符串，区分大小写) ，分数为 SCORESCORE（0<SCORE<2310<SCORE<231）的学生。如果已经有同名的学生则更新这名学生的成绩为 SCORE。如果成功插入或者修改则输出OK。
查询，格式2 NAME：在系统中查询姓名为 NAME 的学生的成绩。如果没能找到这名学生则输出Not found，否则输出该生成绩。
删除，格式3 NAME：在系统中删除姓名为 NAME 的学生信息。如果没能找到这名学生则输出Not found，否则输出Deleted successfully。
汇总，格式4：输出系统中学生数量。

输入格式

无

输出格式

无

输入输出样例

输入 #1

5
1 lxl 10
2 lxl
3 lxl
2 lxl
4

输出 #1文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-828024.html

OK
10
Deleted successfully
Not found
0

解决代码

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
    map<string, long long> a;
    int key, i = 1;
    cin >> i;
   string name;
   long long score;
    while (i--) {
        cin >> key;
        switch (key) {
            case 1:                
                cin >> name >> score;
                a[name] = score;
                cout << "OK" << endl;
                break;
            case 2:
                cin >> name;
                if (a.count(name)) {
                    cout << a[name] << endl;
                } else {
                    cout << "Not found" << endl;
                }
                break;
            case 3:
                cin >> name;
                if (a.find(name) != a.end()) {
                    a.erase(name);
                    cout << "Deleted successfully" << endl;
                } else {
                    cout << "Not found" << endl;
                }
                break;
            case 4:
                cout << a.size() << endl;
                break;
        }
    }

    return 0;
}

到了这里，关于数据结构map的基本知识与用法的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！