参考文献《C++ Primer》

一、关联容器概述

1.1 关联容器的概念

关联容器支持高效的查找与访问，主要的关联容器为map与set这两个。其中map主要提供的是键-值的操作，比如字典；set主要提供的是集合的操作，比如去重。标准库总计提供了8个关联容器。

按关键字有序保存元素

无序集合

8中关联容器中，map与multimap定义在头文件<map> 中；set与multiset定义在头文件<set> 中；无序容器则分别定义在头文件<unordered_map> 与<unordered_set>中。

1.2 pair类型

在介绍关联容器的操作前，需要掌握pair类型的操作，它定义在头文件<utility>中。
pair通常用来生成一个特定类型的模板，保存两个数据成员。例如

pair <string, string> name;         //保存两个string
pair <string, size_t> word_count;   //保存一个string和一个size_t
pair<string, vector<int>> line;     //保存string和vector<int>

1.3 pair类型的操作

二、关联容器操作

2.1 关联容器的定义

关联容器set与map的定义如下

map<string, size_t> word_count; //空容器
//每个<键，值>对在一个花括号中
map<string, string> name = { {"Joce","James"},{"Aust","Jane"}};
set<string> exclude = { "the","a","but","or" };

2.2 关联容器的基本操作

2.2.1 关联容器的相关类型

除了容器的基本类型外，关联容器还具备如下类型。

2.2.1 关联容器与迭代器

map

map<string, string> word_count{ {"1.1","1.2"},{"2.1","2.2"} };
//迭代器指向map的首元素，这里的map_iter指针指向的是pair<const string,string>类型
auto map_iter = word_count.begin(); 
//首元素的第一个成员，运行结果为1.1    
cout << map_iter->first << endl;
//第二个元素的第二个成员，运行结果为2.2      
cout << (++map_iter)->second << endl;
//错误，因为是pair<const string,string>类型，所以无法通过指针修改关键字
map_iter->first = "修改1.1";      
//正确，但是可以通过指针修改值。
map_iter->second = "修改2.2";     
//运行结果为：
//2.1 
//修改2.2 
cout << map_iter->first << endl;
cout << map_iter->second << endl;

map的value_type是pair<const T1,T2> 类型的，我们可以修改pair的值，但是不能修改其关键字。

set

//定义一个集合
set<int> s = { 1,2,3,4,5 }; 
//迭代器set_iter指向集合首元素            
set<int>::iterator set_iter = s.begin();
while (set_iter != s.end())
{
    //正确，set_iter只读
    cout << *set_iter << ends;          
    //错误，不能通过指针修改关键字
    (*set_iter) += 1;

    set_iter++;
}

虽然set中同时定义了iterator与const_iterator，但它们都是只读的。

2.2.2 关联容器的插入操作

map
首先我们要明确，插入map中的应该是一个键值对，也就是一个初始化了的pair类型的变量。下面给出了4中方法可以初始化pair类型，并插入到map中去。

map<string, string> word_count{{ "1.1","1.2" },{ "2.1","2.2" }};
//使用花括号初始化pair，然后插入到word_count中。
word_count.insert({ "3.1","3.2" });
//使用make_pair返回一个初始化了的pair。
word_count.insert(make_pair("4.1", "4.2"));
//直接定义一个初始化了的pair。
word_count.insert(pair<string, string>("5.1", "5.2"));
//直接定义一个map::value_type的pair类型。
word_count.insert(map<string, string>::value_type("6.1", "6.2"));

for (auto i : word_count)
    cout << i.first << ends << i.second << endl;
//运行结果：
//  1.1 1.2
//  2.1 2.2
//  3.1 3.2
//  4.1 4.2
//  5.1 5.2
//  6.1 6.2

set

//定义一个vector容器，包含重复数据。
vector<int> ivec = { 1,2,3,4,4,5,5 };
//遍历结果1 2 3 4 4 5 5
for (auto i : ivec)
    cout << i << ends;
cout << endl;
//定义一个set关联容器
set<int> set_ivec;
//使用insert插入操作，使用初始化列表
//set的特性去重。
set_ivec.insert({6,6,7,8});
//遍历结果6 7 8
for (auto i : set_ivec)
    cout << i << ends;
cout << endl;
//使用insert插入操作的另一个版本，使用一对迭代器插入
//set的特性排序。
set_ivec.insert(ivec.begin(), ivec.end());
//遍历结果1 2 3 4 5 6 7 8
for (auto i : set_ivec)
    cout << i << ends;
cout << endl;

insert的返回的值依赖于容器的类型和参数。对于map和set，添加单一元素的时候，返回的结果是一个pair，其第一个数据成员是一个迭代器，根据关键字，指向一个键值对；第二个数据成员是一个bool值，如果添加成功则为true，如果该关键字已经在容器中了则返回false。

经典单词计数程序

//统计每个单词在输入中出现的次数。
map<string, size_t>  word_count;
string word;
while (cin >> word)
{
    //若word已经在word_count中则insert什么也不做
    auto ret = word_count.insert({ word,1 });
    if (!ret.second)
        ++ret.first->second;
        //上句等价于++((ret.first)->second)
}
//ret是一个pair
//ret.first是pair的第一个数据成员，是一个map的迭代器，根据关     键字指向键值对。
//ret.first->second是指向的那个键值对的第二个数据成员，在程序中是size_t类型，表示计数器。

multiset与multimap

对于允许重复关键字的容器，插入操作如下。

multimap<string,string> authors;
authors.insert({"John","Sot-weed"});
authors.insert({"John","Lost"});

2.2.3 关联容器的删除操作

对于删除操作，关联容器定义了三个版本的erase。

2.2.4 map的下标操作

仅map与unordered_map提供了下标运算以及一个队形的at函数，其他的关联容器没有提供。

map<string, size_t>  word_count;
//使用下标运算符
//如果该关键字已经在容器中，则获取关键字对应的值
//如果该关键字不在容器中，则将一个新的键值对插入到容器，并将值初始化
word_count["Anna"] = 1;
//这里提取出新插入的元素，并将值赋值为1

2.2.5 关联容器的访问操作

在multimap或multiset中查找元素

如果一个multimap或multiset中有多个元素具有相同关键字，这些元素会在容器中相邻存储。解决这种情况下的查找问题可以有三种方法。

• 1. 常用的方法是使用count方法，记录下元素的数量，使用find找到首个值，然后使用迭代器递加遍历。
  
• 2. 可以使用lower_bound与upper_bound 两种方法，完成相同的工作。
  
• 3. 使用equal_range()函数，此函数接受一个关键字，返回一个迭代器pair，若关键字存在，则pair的第一个数据成员指向第一个与关键字匹配的元素，第二个数据成员指向最后一个和关键字匹配的元素之后的位置。
  

对于无序容器如果有机会在做补充，如有不对的地方欢迎大家指正交流。