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Map

map 简介

Map（映射）是一种可以使用任何类型的数据作为索引的表格**。因此，Map 是数组的一种泛化，因为数组只能使用有序类型（如字符和非负整数）的常量和变量进行索引，而不能使用字符串或双精度浮点数。

Map 使用键（key）作为索引，并存储可以通过这些键访问的元素（element）。与数组中的索引类似，Map 中的键是唯一的，即一个键只与一个元素关联。因此，Map 也是集合（set）的一种泛化。

像集合一样，Map 通常是使用红黑树（red-black trees）实现的。与仅存储元素的集合不同，实现 Map 的树存储的是键值对（pair）<key, element>。这些键值对是根据键的排序函数进行排序的，而不是根据元素进行排序。因此，可以通过使用与所需元素关联的键来定位树中的特定节点，并提取存储在该节点的键值对的第二个元素（即元素本身）来找到特定的元素。

与集合不同的是，Map 中的元素是可以被修改的，因为树是根据键排序的，而不是根据元素排序的。这也意味着 Map 中的键不能被修改。

简单来说，Map 是一种数据结构，它可以让你使用一个唯一的键来快速查找、访问和修改与之关联的值。它的底层实现通常基于高效的平衡二叉搜索树（如红黑树），这使得查找、插入和删除操作通常具有较高的效率。

你可以将 Map 想象成一个电话簿，人名是唯一的键，而电话号码是与之关联的元素。你可以通过人名（键）快速找到对应的电话号码（元素）。

map 成员函数

成员函数	描述
`insert(const pair<const K, V>& val)`	将键值对 `val` 插入到 map 中。如果键已存在，则不进行插入。返回一个 `pair<iterator, bool>`，其中迭代器指向插入的元素（或已存在的元素），`bool` 值指示是否成功插入。
`insert(iterator position, const pair<const K, V>& val)`	在迭代器 `position` 指示的位置之前插入键值对 `val`。提示：此操作对 map 的排序影响不大，主要用于提示插入位置，返回值是指向插入元素的迭代器。
`insert(iterator first, iterator last)`	插入由迭代器 `first` 和 `last` 指示范围内的键值对。
`erase(const K& key)`	从 map 中移除所有键等于 `key` 的元素。返回移除的元素个数（对于 map 来说，结果要么是 0，要么是 1）。
`erase(iterator position)`	移除迭代器 `position` 指向的元素。
`erase(iterator first, iterator last)`	移除范围 `[first, last)` 内的所有元素。
`clear()`	移除 map 中的所有元素。
`find(const K& key) const`	返回一个指向 map 中第一个键等于 `key` 的元素的迭代器。如果未找到，则返回 `end()`。
`count(const K& key) const`	返回 map 中键等于 `key` 的元素个数（对于 map 来说，结果要么是 0，要么是 1）。
`empty() const`	如果 map 为空，则返回 `true`，否则返回 `false`。
`size() const`	返回 map 中元素的个数。
`begin() const`	返回指向 map 中第一个元素的迭代器。
`end() const`	返回指向 map 中最后一个元素之后位置的迭代器。
`rbegin() const`	返回指向 map 中最后一个元素的逆向迭代器。
`rend() const`	返回指向 map 中第一个元素之前位置的逆向迭代器。
`lower_bound(const K& key) const`	返回一个指向 map 中第一个键不小于 `key` 的元素的迭代器。
`upper_bound(const K& key) const`	返回一个指向 map 中第一个键大于 `key` 的元素的迭代器。
`equal_range(const K& key) const`	返回一个 `pair<iterator, iterator>`，表示 map 中所有键等于 `key` 的元素的范围。
`operator[](const K& key)`	如果键 `key` 存在，则返回对其关联值的引用。如果键不存在，则插入一个新的键值对，使用默认构造函数创建值，并返回对其关联值的引用。
`swap(map& other)`	将当前 map 的内容与另一个 map `other` 的内容进行交换。
`key_comp() const`	返回比较 map 中键的比较函数对象。
`value_comp() const`	返回比较 map 中值的比较函数对象。

map DEMO程序

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
#include <iterator>

using namespace std;

int main() {
    // 创建一个存储字符串键和整数值的 map
    map<string, int> myMap;

    // 插入元素
    myMap.insert(pair<string, int>("apple", 1));
    myMap.insert(make_pair("banana", 2));
    myMap["cherry"] = 3; // 使用 operator[] 插入或修改元素
    myMap["apple"] = 4;  // 修改已存在键的值

    cout << "Map 中的元素 (按键升序):" << endl;
    for (const auto& pair : myMap) {
        cout << pair.first << ": " << pair.second << endl;
    }
    cout << endl;

    // 检查 map 是否为空
    if (myMap.empty()) {
        cout << "Map 是空的" << endl;
    } else {
        cout << "Map 不是空的，包含 " << myMap.size() << " 个元素" << endl;
    }
    cout << endl;

    // 查找元素
    string searchKey = "banana";
    auto it = myMap.find(searchKey);
    if (it != myMap.end()) {
        cout << "找到键为 '" << searchKey << "' 的元素，值为: " << it->second << endl;
    } else {
        cout << "未找到键为 '" << searchKey << "' 的元素" << endl;
    }
    cout << endl;

    // 统计键的个数
    string countKey = "apple";
    cout << "键为 '" << countKey << "' 的元素在 map 中出现了 " << myMap.count(countKey) << " 次" << endl;
    cout << endl;

    // 删除元素
    string eraseKey = "cherry";
    myMap.erase(eraseKey);
    cout << "移除键为 '" << eraseKey << "' 的元素后，Map 中的元素:" << endl;
    for (const auto& pair : myMap) {
        cout << pair.first << ": " << pair.second << endl;
    }
    cout << endl;

    // 使用迭代器删除元素
    auto itToDelete = myMap.find("banana");
    if (itToDelete != myMap.end()) {
        myMap.erase(itToDelete);
        cout << "移除键为 'banana' 的元素后，Map 中的元素:" << endl;
        for (const auto& pair : myMap) {
            cout << pair.first << ": " << pair.second << endl;
        }
        cout << endl;
    }

    // 使用 lower_bound 和 upper_bound
    cout << "第一个键不小于 'grape' 的元素是: " << myMap.lower_bound("grape")->first << ": " << myMap.lower_bound("grape")->second << endl;
    cout << "第一个键大于 'grape' 的元素是: " << myMap.upper_bound("grape")->first << ": " << myMap.upper_bound("grape")->second << endl;
    cout << endl;

    // 清空 map
    myMap.clear();
    cout << "清空 Map 后的大小: " << myMap.size() << endl;

    return 0;
}

Set