✨博客主页
何曾参静谧的博客
📌文章专栏
「C/C++」C/C++程序设计
📚全部专栏
「VS」Visual Studio	「C/C++」C/C++程序设计	「UG/NX」BlockUI集合
「Win」Windows程序设计	「DSA」数据结构与算法	「UG/NX」NX二次开发
「QT」QT5程序设计	「File」数据文件格式	「PK」Parasolid函数说明
	「Math」探秘数学世界

std::map 容器详解

std::map 是 C++ 标准模板库（STL）中的一种关联容器，用于存储键值对（key-value pairs）并根据键自动排序。它通常基于红黑树实现，提供了高效的插入、删除和查找操作。本文将详细介绍 std::map 的使用，包括注意事项、引用头文件、函数构造、对象初始化、元素访问、迭代器、容器操作、修改器和元素比较等方面，并通过代码示例进行说明。

注意事项

1. 键的唯一性：std::map 中的键是唯一的，如果插入具有相同键的多个元素，后插入的元素会覆盖先前的元素。
2. 自动排序：std::map 会根据键的默认比较方式（通常是 < 运算符）自动排序元素。
3. 复杂度：插入、删除和查找操作的时间复杂度通常为 O(log n)，其中 n 是容器中元素的数量。
4. 内存分配：std::map 可能会动态分配内存来存储元素，因此在使用时需要注意内存管理。

引用头文件

要使用 std::map，首先需要包含 <map> 头文件：

#include <map>

函数构造与对象初始化

std::map 提供了多种构造函数来初始化容器。

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>int main() {// 默认构造函数std::map<int, std::string> map1;// 使用列表初始化std::map<int, std::string> map2 = {{1, "one"},{2, "two"},{3, "three"}};// 使用范围初始化（假设有另一个 map 或 pair 数组）// std::map<int, std::string> map3(map2.begin(), map2.end());return 0;
}

元素访问

可以通过键直接访问元素，也可以使用 find 函数来查找元素。

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>int main() {std::map<int, std::string> map = {{1, "one"},{2, "two"},{3, "three"}};// 通过键直接访问std::cout << "Key 1: " << map[1] << std::endl;// 使用 find 函数auto it = map.find(2);if (it != map.end()) {std::cout << "Key 2: " << it->second << std::endl;} else {std::cout << "Key 2 not found." << std::endl;}// 尝试访问不存在的键（会插入新元素）std::cout << "Key 4 (new): " << map[4] << std::endl; // 输出默认值，并插入 {4, ""}return 0;
}

迭代器

std::map 提供了迭代器来遍历容器中的元素。

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

容器操作

std::map 提供了一些成员函数来管理容器，例如 size、empty、clear 等。

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>int main() {std::map<int, std::string> map = {{1, "one"},{2, "two"},{3, "three"}};// 获取容器大小std::cout << "Size: " << map.size() << std::endl;// 检查容器是否为空std::cout << "Is empty: " << std::boolalpha << map.empty() << std::endl;// 清空容器map.clear();std::cout << "After clear, is empty: " << std::boolalpha << map.empty() << std::endl;return 0;
}

修改器

std::map 提供了多种修改元素的方法，例如 insert、erase、operator[] 等。

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>int main() {std::map<int, std::string> map = {{1, "one"},{2, "two"},{3, "three"}};// 插入新元素auto result = map.insert({4, "four"});if (result.second) {std::cout << "Inserted Key 4: " << result.first->first << ", Value: " << result.first->second << std::endl;} else {std::cout << "Insertion failed, key 4 already exists." << std::endl;}// 使用 operator[] 修改元素（如果键不存在，则插入新元素）map[2] = "TWO";std::cout << "Modified Key 2: " << map[2] << std::endl;// 删除元素map.erase(3);std::cout << "After erase key 3, is key 3 in map? " << std::boolalpha << (map.find(3) != map.end()) << std::endl;return 0;
}

元素比较

std::map 中的元素按键自动排序，默认使用 < 运算符进行比较。如果需要自定义比较方式，可以传递自定义的比较函数对象或仿函数。

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
#include <functional> // for std::greaterstruct CustomCompare {bool operator()(int lhs, int rhs) const {return lhs > rhs; // 降序比较}
};int main() {// 默认按升序排序std::map<int, std::string> map1 = {{3, "three"},{1, "one"},{2, "two"}};for (const auto& pair : map1) {std::cout << "Key: " << pair.first << ", Value: " << pair.second << std::endl;}// 使用自定义比较器按降序排序std::map<int, std::string, CustomCompare> map2 = {{3, "three"},{1, "one"},{2, "two"}};for (const auto& pair : map2) {std::cout << "Key: " << pair.first << ", Value: " << pair.second << std::endl;}// 使用 std::greater 作为比较器std::map<int, std::string, std::greater<int>> map3 = {{3, "three"},{1, "one"},{2, "two"}};for (const auto& pair : map3) {std::cout << "Key: " << pair.first << ", Value: " << pair.second << std::endl;}return 0;
}

总结

std::map 是一种功能强大的关联容器，适用于需要按键快速查找、插入和删除元素的场景。通过掌握其构造函数、元素访问、迭代器、容器操作、修改器和元素比较等常用方法，可以高效地利用 std::map 进行编程。本文详细介绍了 std::map 的使用方法和注意事项，并通过代码示例进行了说明，希望能帮助读者更好地理解和使用 std::map。

---