C++中的map使用方法详解

C++中的map

map的介绍

map是一种使用键值对的数据结构，它允许我们使用键来查找值。map中的键必须是唯一且有序的，而值可以重复并且没有特定的顺序。

map中的数据以树结构进行组织，其中每个节点都由一个键和一个值组成。根据键的大小，节点被插入到正确的位置以保持树的有序性。这使得在map中查找值非常高效，因为我们可以使用二分查找来快速定位值。

创建和初始化map

我们可以使用C++标准库中的map头文件来创建和初始化一个map。以下示例展示了如何创建一个map并将几个键值对添加到其中：

#include <iostream>
#include <map>

using namespace std;

int main()
{
    // 创建一个空的map
    map<int, string> myMap;

    // 向map中添加键值对
    myMap.insert(pair<int, string>(1, "apple"));
    myMap.insert(pair<int, string>(2, "banana"));
    myMap.insert(pair<int, string>(3, "cherry"));

    // 输出map中的元素
    for (auto it = myMap.begin(); it != myMap.end(); ++it) {
        cout << it->first << " : " << it->second << endl;
    }
    
    return 0;
}

输出：

1 : apple
2 : banana
3 : cherry

在上面的示例中，我们首先创建了一个空的map，然后使用insert()函数将一些键值对添加到其中。最后，我们使用迭代器遍历该map并输出每个键值对。

我们还可以使用初始化列表来初始化map。以下示例展示了如何使用初始化列表来创建并初始化一个map：

map<string, int> myMap {
    {"apple", 1},
    {"banana", 2},
    {"cherry", 3}
};

map中的查找操作

向map中添加元素后，我们可以使用其键来查找相应的值。使用find()方法可以在map中查找给定键的值。如果键存在，则find()方法返回指向该元素的迭代器。否则，它将返回指向map结尾的迭代器。

以下示例展示了如何在map中查找值：

#include <iostream>
#include <map>

using namespace std;

int main()
{
    map<string, int> myMap {
        {"apple", 1},
        {"banana", 2},
        {"cherry", 3}
    };

    // 在map中查找元素
    auto it = myMap.find("apple");
    if (it != myMap.end()) {
        cout << "apple is found" << endl;
    } else {
        cout << "apple is not found" << endl;
    }

    it = myMap.find("pear");
    if (it != myMap.end()) {
        cout << "pear is found" << endl;
    } else {
        cout << "pear is not found" << endl;
    }
    
    return 0;
}

输出：

apple is found
pear is not found

在上面的示例中，我们首先创建了一个map并向其中添加了一些键值对。然后，我们使用find()方法在map中查找给定的键，如果找到则输出相应的消息。

map的删除操作

我们可以使用erase()方法从map中删除元素。erase()函数需要一个迭代器作为参数，可以使用find()方法查找迭代器，然后使用erase()方法来删除元素。以下示例展示了如何从map中删除特定键值对：

#include <iostream>
#include <map>

using namespace std;

int main()
{
    map<string, int> myMap {
        {"apple", 1},
        {"banana", 2},
        {"cherry", 3}
    };

    // 删除map中的某个元素
    auto it = myMap.find("apple");
    if (it != myMap.end()) {
        myMap.erase(it);
    }

    // 输出map中的元素
    for (auto it = myMap.begin(); it != myMap.end(); ++it) {
        cout << it->first << " : " << it->second << endl;
    }
    
    return 0;
}

输出：

banana : 2
cherry : 3

在上面的示例中，我们首先创建了一个map并向其中添加了一些键值对。然后，我们使用find()方法查找要删除的元素

接下来我们来看看如何在map中遍历元素、如何使用自定义比较器排序map，以及如何使用lower_bound()和upper_bound()方法进行范围查找。

map的遍历操作

我们可以使用迭代器来遍历map中的元素。以下示例展示了如何使用迭代器遍历map：

#include <iostream>
#include <map>

using namespace std;

int main()
{
    map<string, int> myMap {
        {"apple", 1},
        {"banana", 2},
        {"cherry", 3}
    };

    // 输出map中的元素
    for (auto it = myMap.begin(); it != myMap.end(); ++it) {
        cout << it->first << " : " << it->second << endl;
    }
    
    return 0;
}

输出:

apple : 1
banana : 2
cherry : 3

在上面的示例中，我们使用迭代器遍历map中的所有元素，并输出每个键值对。

在map中使用自定义比较器排序

默认情况下，map按键的升序进行排序。如果我们要按照其他方式进行排序，我们可以使用一个自定义比较器来指定排序的规则。以下示例展示了如何使用自定义比较器按值进行排序：

#include <iostream>
#include <map>

using namespace std;

bool myComp(const pair<string, int>& a, const pair<string, int>& b) {
    return a.second > b.second;
}

int main()
{
    map<string, int> myMap {
        {"apple", 1},
        {"banana", 2},
        {"cherry", 3}
    };

    // 按值排序
    vector<pair<string, int>> vec(myMap.begin(), myMap.end());
    sort(vec.begin(), vec.end(), myComp);

    // 输出排序后的结果
    for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
        cout << it->first << " : " << it->second << endl;
    }
    
    return 0;
}

输出:

cherry : 3
banana : 2
apple : 1

在上面的示例中，我们定义了一个自定义比较器函数myComp来按值对map进行排序。然后，我们将map中的键值对存储在一个vector中，并使用自定义比较器来进行排序。最后，我们遍历已排序的vector并输出相应的键值对。

使用lower_bound()和upper_bound()进行范围查找

我们可以使用lower_bound()和upper_bound()方法来查找map中一定范围内的键值对。lower_bound()函数返回指向第一个大于等于给定键的元素的迭代器，而upper_bound()函数返回指向第一个大于给定键的元素的迭代器。

以下示例展示了如何使用lower_bound()和upper_bound()方法查找map中给定范围的键值对：

#include <iostream>
#include <map>

using namespace std;

int main()
{
    map<string, int> myMap {
        {"apple", 1},
        {"banana", 2},
        {"cherry", 3},
        {"date", 4},
        {"elderberry", 5}
    };

    // 查找范围内的元素
    auto itlow = myMap.lower_bound("b");
    auto itup = myMap.upper_bound("d");

    // 输出找到的元素
    for (auto it = itlow; it != itup; ++it) {
        cout << it->first << " : " << it->second << endl;
    }
    
    return 0;
}

输出: