目录
0. 引言
1. 关联式容器
2. 键值对
3. 树形结构
4. set
4.1 set 的定义
4.2 set 的构造
4.3 set 的常用函数
4.4 set 的特点
5. multiset
5.1 multiset 插入冗余数据
5.2 multiset - count 的使用
6. map
6.1 map 的定义
6.2 map 的构造
6.3 map的常用函数
6.4 map - operator[ ]
7. multimap
0. 引言
在之前的博客中，我们已经介绍过 STL 中的部分容器，例如：vector，list，deque等，这些容器统称为序列式容器，因为其底层为线性序列的数据结构，里面存储的是元素本身。而本节我们介绍的 map 以及set 属于关联式容器，那什么是关联式容器？它与序列式容器有什么区别？
关联式容器也是用来存储数据的，与序列式容器不同的是，其里面存储的是结构的键值对，在数据检索时比序列式容器效率更高。
那么接下来我们一起逐步开始学习吧！
1. 关联式容器
我们之前学习过的序列式容器底层为线性序列的数据结构，例如 list ，其节点是线性存储的，一个节点存储一个数据，但这些数据未必有序。而关联式容器则比较特殊，存储的是 <key, value> 的键值对， 这意味着可以按照键值大小 key 以某种规则放置在适当的位置，因此，关联式容器没有首位的概念，因此没有头插尾插等相关操作。
那什么是键值对呢？我们接着来看。
2. 键值对
键值对是用来表示具有一一对应关系的一种结构，该结构中一般只包含两个成员变量key和value，key代 表键值，value表示与key对应的信息。
比如：现在要建立一个英汉互译的字典，那该字典中必然 有英文单词与其对应的中文含义，而且，英文单词与其中文含义是一一对应的关系，即通过该应 该单词，在词典中就可以找到与其对应的中文含义。
在标准库中，专门定义了键值对 pair :
//SGI 版 STL 中的实现
template <class T1, class T2>
struct pair {
typedef T1 first_type;
typedef T2 second_type;
T1 first;
T2 second;
pair() : first(T1()), second(T2()) {}
pair(const T1& a, const T2& b) : first(a), second(b) {}
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
template <class U1, class U2>
pair(const pair<U1, U2>& p) : first(p.first), second(p.second) {}
#endif
};
其中， pair 中的 first 表示键值， second 表示实值，在给 关联式容器中插入数据时，就可以构建键值对 pair 对象。
例如，下面构建了一个键值 key 为 string，实值 value 为 int 的匿名键值对 pair 对象。
pair<string, int>("hello", 123);此外，库中还设计了一个函数模板 make_pair, 可以根据传入的参数，去调用 pair 构建对象并返回。make_pair 实际会被编译器优化为 内联函数，因此不会造成过多消耗，可以放心使用
//make_pair 定义：
template <class T1,class T2>
pair<T1,T2> make_pair (T1 x, T2 y)
{
return ( pair<T1,T2>(x,y) );
}
make_pair("hello", 123)3. 树形结构
在 C++ 中提供了四种树形结构的关联式容器。set / multiset / map / multimap。
基于哈希表的，我们将在后续详细介绍。
4. set
4.1 set 的定义
set 实则是二叉搜索树中的 key 模型。key 模型主要的应用场景是判断在不在，例如：门禁系统，车库系统，检查文章中单词拼写是否正确等。
set 只包含实值 value，或者说， 实值就是键值，键值就是实值。
其参数的解释如下：
template < class T, // 实值(键值)
class Compare = less<T>, // 存储依据，默认为升序
class Alloc = allocator<T> // 空间配置器
> class set;接着我们来看 set 的使用。
4.2 set 的构造
我们首先来看构造函数：
在这里我们创建时，需要指定实值的类型。
#include<iostream>
#include<vector>
#include<set>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> arr = {1,4,5,6,8,8,5,3,2,9};
set<int> s1;//创建一个空的 set
set<int> s2(arr.begin(), arr.end());//创建包含数据的 set
cout << "s1: ";
for (auto e : s1)
cout << e << " ";
cout << endl;
cout << "s2: ";
for (auto e : s2)
cout << e << " ";
cout << endl;
return 0;
} 
与二叉搜索树一样， set 不支持数据冗余，冗余数据则无法插入，如果需要插入冗余数据，则需要使用 multiset，我们后续会讲到。
4.3 set 的常用函数
| 功能 | 作用 |
| 迭代器 | 遍历容器 |
| empty | 判断容器是否为空 |
| size | 当前容器中的元素个数 |
| max_set | 容器的最大容量 |
| insert | 将元素插入到特定位置 |
| erase | 删除指定元素 |
| swap | 交换两个容器 |
| clear | 清空容器中的所有元素 |
| find | 查找实值是否存在并返回迭代器位置 |
| count | 统计容器中指定键值的数量 |
下面我们实际演示相关函数的使用，代码如下：
#include<iostream>
#include<vector>
#include<set>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> arr = {1,4,5,6,8,3,2,9};
set<int> s1(arr.begin(), arr.end());//创建包含数据的 set
//迭代器遍历
cout << "迭代器遍历结果: ";
set<int>::iterator it = s1.begin();
while (it != s1.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
cout << endl;
cout << "empty(): " << s1.empty() << endl;
cout << "size(): " << s1.size() << endl;
cout << "max_size(): " << s1.max_size() << endl;
//插入元素7
cout << endl;
cout << "insert(7): ";
s1.insert(7);
for (auto e : s1) cout << e << " ";
cout << endl;
//删除元素9
cout << endl;
cout << "erase(9): ";
s1.erase(9);
for (auto e : s1) cout << e << " ";
cout << endl;
//交换 查找 清理
cout << endl;
set<int> s2(arr.begin() + 3, arr.end());
s1.swap(s2);
cout << "s1: ";
for (auto e : s1) cout << e << " ";
cout << endl;
cout << "s2: ";
for (auto e : s2) cout << e << " ";
cout << endl;
cout << endl;
cout << "s1.find(3): ";
cout << (s1.find(3) != s1.end()) << endl;
cout << endl;
cout << "s2.clear(): " << endl;
s2.clear();
cout << "s1: ";
for (auto e : s1) cout << e << " ";
cout << endl;
cout << "s2: ";
for (auto e : s2) cout << e << " ";
cout << endl;
return 0;
}结果如下：
那么，count 在 set 中只能用作查找，因为 set 键值就是实值，因为其不允许冗余，因此只有一个键值。
#include <iostream>
#include <vector>
#include <set>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> arr = { 1,4,5,6,8,3,2,9 };
set<int> s1(arr.begin(), arr.end());
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
if (s1.count(i))
cout << i << " 在 set 中" << endl;
else
cout << i << " 不在 set 中" << endl;
}
return 0;
}
我们也可以根据 set 的构造函数将其排为降序。
#include <iostream>
#include <vector>
#include <set>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> arr = { 1,4,5,6,8,3,2,9 };
set<int, greater<int>> s1(arr.begin(), arr.end());
for (auto e : s1)
cout << e << " ";
return 0;
}
最后需要注意的是，键值 key 不允许修改，因为如果改变了，会破坏二叉搜索树的原则，set 中的普通迭代器在本质上也是 const 迭代器。
4.4 set 的特点
最后，我们总结一下 set 的特点:
5. multiset
multiset 与 set 的唯一区别就在于 multiset 插入冗余数据时，不会失败。
由于 multiset 的操作与 set 基本相同，在这里我们主要演示区别。
5.1 multiset 插入冗余数据
先看代码，从中我们可以发现，multiset 允许数据冗余。
int main()
{
vector<int> arr = { 1,3,3,4,5,6,7,5,6,7 };
multiset<int> ms1(arr.begin(), arr.end());
for (auto e : ms1)
cout << e << " ";
cout << endl;
return 0;
}
此外，multiset 查找冗余的数据时，返回的是中序遍历中，第一次出现的元素 ：
int main()
{
vector<int> arr = { 1,3,3,4,5,6,7,5,6,7 };
multiset<int> ms1(arr.begin(), arr.end());
auto it = ms1.begin();
while (it != ms1.end())
{
cout << *it << " | " << &*(it) << endl;
++it;
}
cout << endl << endl;
cout << "ms1.find(3): " << &*(ms1.find(3)) << endl;
return 0;
}
5.2 multiset - count 的使用
cout 在 multiset中。真正发挥了统计键值数的效果。
int main()
{
vector<int> arr = { 1,3,3,4,5,6,7,5,6,7 };
multiset<int> ms1(arr.begin(), arr.end());
for (int i = 0; i < 10; i++)
cout << i << "在 multiset 中的数量: " << ms1.count(i) << endl;
return 0;
}
6. map
6.1 map 的定义
map 是二叉搜索树改造后的 key / value 模型，是真正意义上的键值对，存在关于应用搜索的应用场景，例如：中英文互译字典，电话号码查询快速信息，电话号码+验证码等。
key / value 模型除了可以用来查找之外，还可以用来统计，其实就是哈希的思想，建立映射关系
模板中 key 就是键值对中的键值， T 为键值对中的实值。 所以 map 也会使用到 pair 结构，其中first 表示键值，second 表示实值。map 也存在迭代器，且为双向迭代器。
6.2 map 的构造
map 有以下构造方法： 
#include <iostream>
#include <vector>
#include <map>
using namespace std;
int main()
{
vector<pair<string, int>> arr = { make_pair("A", 65), make_pair("B", 66), make_pair("C", 67), make_pair("D", 68) };
map<string, int> m1;//创建一个空的 map
map<string, int> m2(arr.begin(), arr.end());//创建包含数据的 map
cout << "m1: " << endl;
for (auto e : m1)
cout << e.first << " | " << e.second << endl;
cout << endl;
cout << "m2: " << endl;
for (auto e : m2)
cout << e.first << " | " << e.second << endl;
return 0;
}
这里在访问 map 中的键值和实值时，需要通过 pair 指定对象访问，例如这里的：e.first 。
6.3 map的常用函数
| 功能 | 作用 |
| 迭代器 | 遍历容器 |
| empty | 判断容器是否为空 |
| size | 当前容器中的元素数 |
| max_size | 容器的最大容量 |
| operator[ ] | 按照键值，访问实值，如果没有，则新插入 |
| insert | 元素插入，根据特定条件插入至合适位置 |
| erase | 删除指定元素 |
| swap | 交换两个容器 |
| clear | 清空容器中的所有元素 |
| find | 查找实值是否存在并返回迭代器位置 |
| count | 统计容器中指定键值的数量 |
这里函数的使用方法与 set 基本相同，但新增了一个 operator[ ]。 下面我们来看演示：
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <map>
using namespace std;
int main()
{
vector<pair<string, int>> arr{ make_pair("C", 67),make_pair("B", 66), make_pair("E",69), make_pair("A", 65), make_pair("D", 68), };
map<string, int> m1(arr.begin(), arr.end());
//迭代器遍历
cout << "迭代器遍历结果: ";
map<string, int>::iterator it = m1.begin();
while (it != m1.end())
{
cout << "<" << it->first << ":" << it->second << "> ";
++it;
}
cout << endl;
//判空、求大小、解引用
cout << endl;
cout << "empty(): " << m1.empty() << endl;
cout << "size(): " << m1.size() << endl;
cout << "max_size(): " << m1.max_size() << endl;
cout << "m1[""A""]: " << m1["A"] << endl;
cout << "m1[""B""]: " << m1["B"] << endl;
//插入元素
cout << endl;
cout << "insert(""F"", 69): ";
m1.insert(make_pair("F", 69));
for (auto e : m1) cout << "<" << e.first << ":" << e.second << "> ";
cout << endl;
//删除元素
cout << endl;
cout << "erase(""C""): ";
m1.erase("C");
for (auto e : m1) cout << "<" << e.first << ":" << e.second << "> ";
cout << endl;
//交换、查找、清理
cout << endl;
map<string, int> m2(arr.begin() + 1, arr.end()-1);
m1.swap(m2);
cout << "m1.swap(m2)" << endl;
cout << "m1: ";
for (auto e : m1) cout << "<" << e.first << ":" << e.second << "> ";
cout << endl;
cout << "m2: ";
for (auto e : m2) cout << "<" << e.first << ":" << e.second << "> ";
cout << endl;
cout << endl;
cout << "m1.find(""B""): ";
cout << (m1.find("B") != m1.end()) << endl;
cout << endl;
cout << "m2.clear()" << endl;
m2.clear();
cout << "m1: ";
for (auto e : m1) cout << "<" << e.first << ":" << e.second << "> ";
cout << endl;
cout << "m2: " << endl;
for (auto e : m2) cout << "<" << e.first << ":" << e.second << "> ";
cout << endl;
return 0;
}
map 依然不允许数据冗余，如果需要插入重复的数据，则需要使用 multimap。
map 插入操作返回值是一个 pair ，因为既要表示是否成功，也要返回插入成功的迭代器
map 中 find 和 count 跟 set 一样。 可以用来判断元素是否存在，find 返回迭代器，count 返回则是键值数。此外，map可以根据普通迭代器修改实值。
6.4 map - operator[ ]
operator[ ]返回的是当前键值对应的实值，如果当前键值不存在，则会插入新的键值对。
int main()
{
vector<string> word = { "西瓜", "西瓜", "苹果", "西瓜", "苹果", "苹果", "西瓜", "苹果", "香蕉", "苹果", "香蕉", "梨" };
map<string, int> table;
for (auto& e : word)
table[e]++;
for (auto e : table)
cout << "<" << e.first << ":" << e.second << ">" << endl;
return 0;
}
operator[ ] 兼顾了这几种功能：插入、修改、插入+修改、查找。
6.5 map的特点
7. multimap
multimap 允许键值出现冗余。
由于 multimap 允许出现多个重复的键值，因此无法使用 operator[ ],因为 operator[ ] 无法确认调用者的意图 -> 不知道要返回哪个键 对应的实值。
除此此外 multimap 与 map 没有区别。
最后：
想说明的是：multiset / multimap 用的较少，重点掌握 set / map 即可。
