STL中map用法詳解

一．Map概述 

        Map是STL的一個關聯容器，它提供一對一（其中第一個可以稱為關鍵字，每個關鍵字只能在map中出現一次，第二個可能稱為該關鍵字的值）的資料處理能力，由於這個特性，它完成有可能在我們處理一對一資料的時候，在編程上提供快速通道。這裡說下map內部資料的組織，map內部自建一顆紅/黑樹狀結構(一種非嚴格意義上的平衡二叉樹)，這顆樹具有對資料自動排序的功能，所以在map內部所有的資料都是有序的，後邊我們會見識到有序的好處。
下面舉例說明什麼是一對一的資料對應。比如一個班級中，每個學生的學號跟他的姓名就存在著一一映射的關係，這個模型用map可能輕易描述，很明顯學號用int描述，姓名用字串描述(本篇文章中不用char *來描述字串，而是採用STL中string來描述),下面給出map描述代碼：
Map<int, string> mapStudent;     

二. 資料的插入 

        在構造map容器後，我們就可以往裡面插入資料了。這裡講三種插入資料的方法：
第一種：用insert函數插入pair資料，下面舉例說明(以下代碼雖然是隨手寫的，應該可以在VC和GCC下編譯通過，大家可以運行下看什麼效果，在VC下請加入這條語句，屏蔽4786警告
＃pragma warning (disable:4786) )
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
Using namespace std;
Int main()
{
       Map<int, string> mapStudent;
       mapStudent.insert(pair<int, string>(1, “student_one”));
       mapStudent.insert(pair<int, string>(2, “student_two”));
       mapStudent.insert(pair<int, string>(3, “student_three”));
       map<int, string>::iterator  iter;
       for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++) 
      { 
           Cout<<iter->first<<”   ”<<iter->second<<end; 
       }
}
第二種：用insert函數插入value_type資料，下面舉例說明
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
Using namespace std;
Int main()
{
       Map<int, string> mapStudent;
       mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, “student_one”));
       mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (2, “student_two”));
       mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (3, “student_three”));
       map<int, string>::iterator  iter;
       for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++) 
      { 
           Cout<<iter->first<<”   ”<<iter->second<<end; 
      }
}
第三種：用數組方式插入資料，下面舉例說明
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
Using namespace std;
Int main()
{
       Map<int, string> mapStudent;
       mapStudent[1] = “student_one”;
       mapStudent[2] =  “student_two”;
       mapStudent[3] = “student_three”;
       map<int, string>::iterator  iter;
       for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++) 
      { 
           Cout<<iter->first<<”   ”<<iter->second<<end; 
      }
} 
        以上三種用法，雖然都可以實現資料的插入，但是它們是有區別的，當然了第一種和第二種在效果上是完成一樣的，用insert函數插入資料，在資料的插入上涉及到集合的唯一性這個概念，即當map中有這個關鍵字時，insert操作是插入資料不了的，但是用數組方式就不同了，它可以覆蓋以前該關鍵字對應的值，用程式說明
mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, “student_one”));
mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, “student_two”));
上面這兩條語句執行後，map中1這個關鍵字對應的值是“student_one”，第二條語句並沒有生效，那麼這就涉及到我們怎麼知道insert語句是否插入成功的問題了，可以用pair來獲得是否插入成功，程式如下
Pair<map<int, string>::iterator, bool> Insert_Pair;
Insert_Pair = mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, “student_one”));
我們通過pair的第二個變數來知道是否插入成功，它的第一個變數返回的是一個map的迭代器，如果插入成功的話Insert_Pair.second應該是true的，否則為false。
下面給出完成代碼，示範插入成功與否問題
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
Using namespace std;
Int main()
{
       Map<int, string> mapStudent; 
       Pair<map<int, string>::iterator, bool> Insert_Pair;
       Insert_Pair = mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, "student_one"));
       If(Insert_Pair.second == true)
       {
              Cout<<”Insert Successfully”<<endl;
       }
       Else
       {
              Cout<<”Insert Failure”<<endl;
       }
       Insert_Pair = mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, "student_one"));
       If(Insert_Pair.second == true)
       {
              Cout<<”Insert Successfully”<<endl;
       }
       Else
       {
              Cout<<”Insert Failure”<<endl;
       }
       map<int, string>::iterator  iter;
       for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++) 
      { 
           Cout<<iter->first<<”   ”<<iter->second<<end; 
      }
}
大家可以用如下程式，看下用數組插入在資料覆蓋上的效果
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
       Map<int, string> mapStudent;
       mapStudent[1] =  “student_one”;
       mapStudent[1] =  “student_two”;
       mapStudent[2] =  “student_three”;
       map<int, string>::iterator  iter;
       for(iter = mapStudent.begin(); iter != mapStudent.end(); iter++) 
      { 
           Cout<<iter->first<<”   ”<<iter->second<<end; 
      }
}    

三. map的建構函式 

        map共提供了6個建構函式，這塊涉及到記憶體 Clerk這些東西，略過不表，在下面我們將接觸到一些map的構造方法，
這裡要說下的就是，我們通常用如下方法構造一個map：
Map<int, string> mapStudent;

四.   map的大小 
      在往map裡面插入了資料，我們怎麼知道當前已經插入了多少資料呢，可以用size函數，用法如下：
Int nSize = mapStudent.size();

五.  資料的遍曆 
      這裡也提供三種方法，對map進行遍曆
第一種：應用前向迭代器，上面舉常式序中到處都是了，略過不表
第二種：應用反相迭代器，下面舉例說明，要體會效果，請自個動手運行程式
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
Using namespace std;
Int main()
{
       Map<int, string> mapStudent;
       mapStudent.insert(pair<int, string>(1, “student_one”));
       mapStudent.insert(pair<int, string>(2, “student_two”));
       mapStudent.insert(pair<int, string>(3, “student_three”));
       map<int, string>::reverse_iterator  iter;
       for(iter = mapStudent.rbegin(); iter != mapStudent.rend(); iter++) 
      { 
           Cout<<iter->first<<”   ”<<iter->second<<end; 
      }
}
第三種：用數組方式，程式說明如下
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
Using namespace std;
Int main()
{
       Map<int, string> mapStudent;
       mapStudent.insert(pair<int, string>(1, “student_one”));
       mapStudent.insert(pair<int, string>(2, “student_two”));
       mapStudent.insert(pair<int, string>(3, “student_three”));
       int nSize = mapStudent.size()
       for(int nIndex = 0; nIndex < nSize; nIndex++) 
      { 
           Cout<<mapStudent[nIndex]<<end; 
      }
}

六.  資料的尋找（包括判定這個關鍵字是否在map中出現） 
      在這裡我們將體會，map在資料插入時保證有序的好處。
要判定一個資料（關鍵字）是否在map中出現的方法比較多，這裡標題雖然是資料的尋找，在這裡將穿插著大量的map基本用法。
這裡給出三種資料尋找方法
第一種：用count函數來判定關鍵字是否出現，其缺點是無法定位元據出現位置,由於map的特性，一對一的映射關係，就決定了count函數的傳回值只有兩個，要麼是0，要麼是1，出現的情況，當然是返回1了
第二種：用find函數來定位元據出現位置，它返回的一個迭代器，當資料出現時，它返回資料所在位置的迭代器，如果map中沒有要尋找的資料，它返回的迭代器等於end函數返回的迭代器，程式說明
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
Using namespace std;
Int main()
{
       Map<int, string> mapStudent;
       mapStudent.insert(pair<int, string>(1, “student_one”));
       mapStudent.insert(pair<int, string>(2, “student_two”));
       mapStudent.insert(pair<int, string>(3, “student_three”));
       map<int, string>::iterator iter;
       iter = mapStudent.find(1); 
       if(iter != mapStudent.end()) 
      { 
           Cout<<”Find, the value is ”<<iter->second<<endl; 
      } 
      else 
      { 
           Cout<<”Do not Find”<<endl; 
      }
}
第三種：這個方法用來判定資料是否出現，是顯得笨了點，但是，我打算在這裡講解
Lower_bound函數用法，這個函數用來返回要尋找關鍵字的下界(是一個迭代器)
Upper_bound函數用法，這個函數用來返回要尋找關鍵字的上界(是一個迭代器)
例如：map中已經插入了1，2，3，4的話，如果lower_bound(2)的話，返回的2，而upper-bound（2）的話，返回的就是3
Equal_range函數返回一個pair，pair裡面第一個變數是Lower_bound返回的迭代器，pair裡面第二個迭代器是Upper_bound返回的迭代器，如果這兩個迭代器相等的話，則說明map中不出現這個關鍵字，程式說明
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
Using namespace std;
Int main()
{
       Map<int, string> mapStudent;
       mapStudent[1] =  “student_one”;
       mapStudent[3] =  “student_three”;
       mapStudent[5] = “student_five”;
       map<int, string>::iterator  iter; 
       iter = mapStudent.lower_bound(2); 
      { 
           //返回的是下界3的迭代器 
           Cout<<iter->second<<endl; 
      } 
      iter = mapStudent.lower_bound(3); 
     { 
           //返回的是下界3的迭代器 
           Cout<<iter->second<<endl; 
      } 
      iter = mapStudent.upper_bound(2); 
     { 
           //返回的是上界3的迭代器 
           Cout<<iter->second<<endl; 
     } 
      iter = mapStudent.upper_bound(3); 
     { 
           //返回的是上界5的迭代器 
           Cout<<iter->second<<endl; 
     } 

     Pair<map<int, string>::iterator, map<int, string>::iterator> mapPair; 
     mapPair = mapStudent.equal_range(2); 
    if(mapPair.first == mapPair.second) 
    { 
           cout<<”Do not Find”<<endl; 
      } 
      else 
      { 
        cout<<”Find”<<endl; 
     } 
      mapPair = mapStudent.equal_range(3); 
    if(mapPair.first == mapPair.second) 
    { 
           cout<<”Do not Find”<<endl; 
      } 
      else 
      { 
        cout<<”Find”<<endl; 
     }
}

七. 資料的清空與判空 
        清空map中的資料可以用clear()函數，判定map中是否有資料可以用empty()函數，它返回true則說明是空map

八. 資料的刪除 
        這裡要用到erase函數，它有三個重載了的函數，下面在例子中詳細說明它們的用法
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
Using namespace std;
Int main()
{
       Map<int, string> mapStudent;
       mapStudent.insert(pair<int, string>(1, “student_one”));
       mapStudent.insert(pair<int, string>(2, “student_two”));
       mapStudent.insert(pair<int, string>(3, “student_three”)); 

       //如果你要示範輸出效果，請選擇以下的一種，你看到的效果會比較好
       //如果要刪除1,用迭代器刪除
       map<int, string>::iterator iter;
       iter = mapStudent.find(1);
       mapStudent.erase(iter);

       //如果要刪除1，用關鍵字刪除
       Int n = mapStudent.erase(1);//如果刪除了會返回1，否則返回0

       //用迭代器，成片的刪除
       //一下代碼把整個map清空
       mapStudent.earse(mapStudent.begin(), mapStudent.end());
       //成片刪除要注意的是，也是STL的特性，刪除區間是一個前閉後開的集合

       //自個加上遍曆代碼，列印輸出吧
}

九. 其他一些函數用法 

      這裡有swap,key_comp,value_comp,get_allocator等函數，感覺到這些函數在編程用的不是很多，略過不表，有興趣
的話可以自個研究

十. 排序 

      這裡要講的是一點比較高深的用法了,排序問題，STL中預設是採用小於符號來排序的，以上代碼在排序上是不存在任何問題
的，因為上面的關鍵字是int型，它本身支援小於符號運算，在一些特殊情況，比如關鍵字是一個結構體，涉及到排序就會出現問
題，因為它沒有小於符號操作，insert等函數在編譯的時候過不去，下面給出兩個方法解決這個問題
第一種：小於符號重載，程式舉例
#include <map>
#include <string>
Using namespace std;
Typedef struct tagStudentInfo
{
       Int      nID;
       String   strName;
}StudentInfo, *PStudentInfo;  //學生資訊

Int main()
{
       //用學生資訊映射分數
       Map<StudentInfo, int>mapStudent;
       StudentInfo studentInfo;
       studentInfo.nID = 1;
       studentInfo.strName = “student_one”;
       mapStudent.insert(pair<StudentInfo, int>(studentInfo, 90));
       studentInfo.nID = 2;
       studentInfo.strName = “student_two”; 
        mapStudent.insert(pair<StudentInfo, int>(studentInfo, 80));
}
以上程式是無法編譯通過的，只要重載小於符號，就OK了，如下：
Typedef struct tagStudentInfo
{
       Int      nID;
       String   strName;
       Bool operator < (tagStudentInfo const& _A) const
       {
              //這個函數指定排序策略，按nID排序，如果nID相等的話，按strName排序
              If(nID < _A.nID)  return true;
              If(nID == _A.nID) return strName.compare(_A.strName) < 0;
              Return false;
       }
}StudentInfo, *PStudentInfo;  //學生資訊
第二種：仿函數的應用，這個時候結構體中沒有直接的小於符號重載，程式說明
#include <map>
#include <string>
Using namespace std;
Typedef struct tagStudentInfo
{
       Int      nID;
       String   strName;
}StudentInfo, *PStudentInfo;  //學生資訊

Classs sort
{
       Public:
       Bool operator() (StudentInfo const &_A, StudentInfo const &_B) const
       {
              If(_A.nID < _B.nID) return true;
              If(_A.nID == _B.nID) return _A.strName.compare(_B.strName) < 0;
              Return false;
       }
};

Int main()
{
       //用學生資訊映射分數
       Map<StudentInfo, int, sort>mapStudent;
       StudentInfo studentInfo;
       studentInfo.nID = 1;
       studentInfo.strName = “student_one”;
       mapStudent.insert(pair<StudentInfo, int>(studentInfo, 90));
       studentInfo.nID = 2;
       studentInfo.strName = “student_two”;
mapStudent.insert(pair<StudentInfo, int>(studentInfo, 80));
}