C++ 常用容器 list、set/ multiset、map/ multimap

• 没有退路可言、不要给自己找接口、以及顾虑太多
• 缺乏目的、目标、方法、效率再勤奋也只是一种时间的牺牲

中古世纪的城市里 我想就走到这

海鸥不再眷恋大海 可以飞更远

远方传来风笛 我只在意有你的消息

城堡为爱守着秘密 而我为你守着回忆
—— 《明明就》 周杰伦

list容器

list基本概念

功能 ： 将数据进行链式存储

链表（list）： 是一种物理存储单元上非连续的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接实现的

• 链表的组成：链表由一系列结点组成

• 结点的组成：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域

• STL中的链表是一个双向循环链表

由于链表的存储方式并不是连续的内存空间，因此链表list中的迭代器只支持前移和后移，属于双向迭代器

list的优点：

• 采用动态存储分配，不会造成内存浪费和溢出
• 链表执行插入和删除操作十分方便，修改指针即可，不需要移动大量元素

list的缺点：：

• 链表灵活，但是空间(指针域) 和 时间（遍历）额外耗费较大

• List有一个重要的性质，插入操作和删除操作都不会造成原有list迭代器的失效，这在vector是不成立的。

总结：STL中List和vector是两个最常被使用的容器，各有优缺点

list构造函数

功能描述：

• 创建list容器

函数原型：

• list<T> lst; //list采用采用模板类实现,对象的默认构造形式：
• list(beg,end); //构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。
• list(n,elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。
• list(const list &lst); //拷贝构造函数。

示例：

#include <list>void printList(const list<int>& L) {
    for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
    cout << *it << " ";}cout << endl;
}void test01()
{
    list<int>L1;L1.push_back(10);L1.push_back(20);L1.push_back(30);L1.push_back(40);printList(L1);list<int>L2(L1.begin(),L1.end());printList(L2);list<int>L3(L2);printList(L3);list<int>L4(10, 1000);printList(L4);
}int main() {
    test01();system("pause");return 0;
}

总结：list构造方式同其他几个STL常用容器，熟练掌握即可

list 赋值和交换

功能描述：

• 给list容器进行赋值，以及交换list容器

函数原型：

• assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
• assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。
• list& operator=(const list &lst); //重载等号操作符
• swap(lst); //将lst与本身的元素互换。

示例：

#include <list>void printList(const list<int>& L) {
    for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
    cout << *it << " ";}cout << endl;
}//赋值和交换
void test01()
{
    list<int>L1;L1.push_back(10);L1.push_back(20);L1.push_back(30);L1.push_back(40);printList(L1);//赋值list<int>L2;L2 = L1;printList(L2);list<int>L3;L3.assign(L2.begin(), L2.end());printList(L3);list<int>L4;L4.assign(10, 100);printList(L4);}//交换
void test02()
{
    list<int>L1;L1.push_back(10);L1.push_back(20);L1.push_back(30);L1.push_back(40);list<int>L2;L2.assign(10, 100);cout << "交换前： " << endl;printList(L1);printList(L2);cout << endl;L1.swap(L2);cout << "交换后： " << endl;printList(L1);printList(L2);}int main() {
    //test01();test02();system("pause");return 0;
}

总结：list赋值和交换操作能够灵活运用即可

list 大小操作

功能描述：

• 对list容器的大小进行操作

函数原型：

• size(); //返回容器中元素的个数

• empty(); //判断容器是否为空

• resize(num); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。

  ? //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

• resize(num, elem); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。

  //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

示例：

#include <list>void printList(const list<int>& L) {
    for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
    cout << *it << " ";}cout << endl;
}//大小操作
void test01()
{
    list<int>L1;L1.push_back(10);L1.push_back(20);L1.push_back(30);L1.push_back(40);if (L1.empty()){
    cout << "L1为空" << endl;}else{
    cout << "L1不为空" << endl;cout << "L1的大小为： " << L1.size() << endl;}//重新指定大小L1.resize(10);printList(L1);L1.resize(2);printList(L1);
}int main() {
    test01();system("pause");return 0;
}

总结：

• 判断是否为空 — empty
• 返回元素个数 — size
• 重新指定个数 — resize

list 插入和删除

功能描述：

• 对list容器进行数据的插入和删除

函数原型：

• push_back(elem);//在容器尾部加入一个元素
• pop_back();//删除容器中最后一个元素
• push_front(elem);//在容器开头插入一个元素
• pop_front();//从容器开头移除第一个元素
• insert(pos,elem);//在pos位置插elem元素的拷贝，返回新数据的位置。
• insert(pos,n,elem);//在pos位置插入n个elem数据，无返回值。
• insert(pos,beg,end);//在pos位置插入[beg,end)区间的数据，无返回值。
• clear();//移除容器的所有数据
• erase(beg,end);//删除[beg,end)区间的数据，返回下一个数据的位置。
• erase(pos);//删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置。
• remove(elem);//删除容器中所有与elem值匹配的元素。

示例：

#include <list>void printList(const list<int>& L) {
    for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
    cout << *it << " ";}cout << endl;
}//插入和删除
void test01()
{
    list<int> L;//尾插L.push_back(10);L.push_back(20);L.push_back(30);//头插L.push_front(100);L.push_front(200);L.push_front(300);printList(L);//尾删L.pop_back();printList(L);//头删L.pop_front();printList(L);//插入list<int>::iterator it = L.begin();L.insert(++it, 1000);printList(L);//删除it = L.begin();L.erase(++it);printList(L);//移除L.push_back(10000);L.push_back(10000);L.push_back(10000);printList(L);L.remove(10000);printList(L);//清空L.clear();printList(L);
}int main() {
    test01();system("pause");return 0;
}

总结：

• 尾插 — push_back
• 尾删 — pop_back
• 头插 — push_front
• 头删 — pop_front
• 插入 — insert （参数为迭代器）
• 删除 — erase (参数为迭代器)
• 移除 — remove
• 清空 — clear

list 数据存取

功能描述：

• 对list容器中数据进行存取

函数原型：

• front(); //返回第一个元素。
• back(); //返回最后一个元素。

示例：

#include <list>//数据存取
void test01()
{
    list<int>L1;L1.push_back(10);L1.push_back(20);L1.push_back(30);L1.push_back(40);//cout << L1.at(0) << endl;//错误 不支持at访问数据//cout << L1[0] << endl; //错误 不支持[]方式访问数据cout << "第一个元素为： " << L1.front() << endl;cout << "最后一个元素为： " << L1.back() << endl;//list容器的迭代器是双向迭代器，不支持随机访问list<int>::iterator it = L1.begin();//it = it + 1;//错误，不可以跳跃访问，即使是+1
}int main() {
    test01();system("pause");return 0;
}

总结：

• list容器中不可以通过[]或者at方式访问数据
• 返回第一个元素 — front
• 返回最后一个元素 — back

注意：

• List 的存取没有 at() 以及 [] ，原因在于 list 不是顺序存取
• 迭代器是不支持随机访问的

list 反转和排序

功能描述：

• 将容器中的元素反转，以及将容器中的数据进行排序

函数原型：

• reverse(); //反转链表
• sort(); //链表排序

示例：

void printList(const list<int>& L) {
    for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
    cout << *it << " ";}cout << endl;
}bool myCompare(int val1 , int val2)
{
    return val1 > val2;
}//反转和排序
void test01()
{
    list<int> L;L.push_back(90);L.push_back(30);L.push_back(20);L.push_back(70);printList(L);//反转容器的元素L.reverse();printList(L);//排序L.sort(); //默认的排序规则 从小到大printList(L);L.sort(myCompare); //指定规则，从大到小printList(L);
}int main() {
    test01();system("pause");return 0;
}

总结：

• 反转 — reverse
• 排序 — sort （成员函数）

总结：

• 对于自定义数据类型，必须要指定排序规则，否则编译器不知道如何进行排序
• 高级排序只是在排序规则上再进行一次逻辑规则制定，并不复

Tips:
验证迭代器是否支持随机访问的

list<int>::iterator  it = L1.begin() ;
it++ ;    //支持双向
it-- ;
it = it +1 ;    // 不支持随机访问 因为可以如此，则可以 it = it +5 ;

• 所有不支持随机访问迭代器的容器，不可以使用标准算法（全局函数）,不支持随机访问送代器的容器，内部会提供对应一些算法
• 可以使用成员函数
  例如下述：

sort(L1)  // 错误，全局函数
L1.sort()   // 成员变量，局部函数 

set/ multiset 容器

set基本概念

简介：

• 所有元素都会在插入时自动被排序

本质：

• set/multiset属于关联式容器，底层结构是用二叉树实现。

set和multiset区别：

• set不允许容器中有重复的元素
• multiset允许容器中有重复的元素

set构造和赋值

功能描述：创建set容器以及赋值

构造：

• set<T> st; //默认构造函数：
• set(const set &st); //拷贝构造函数

赋值：

• set& operator=(const set &st); //重载等号操作符

示例：

#include <set>void printSet(set<int> & s)
{
    for (set<int>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++){
    cout << *it << " ";}cout << endl;
}//构造和赋值
void test01()
{
    set<int> s1;s1.insert(10);s1.insert(30);s1.insert(20);s1.insert(40);printSet(s1);//拷贝构造set<int>s2(s1);printSet(s2);//赋值set<int>s3;s3 = s2;printSet(s3);
}int main() {
    test01();system("pause");return 0;
}

总结：

• set容器插入数据时用insert
• set容器插入数据的数据会自动排序

set大小和交换

功能描述：

• 统计set容器大小以及交换set容器

函数原型：

• size(); //返回容器中元素的数目
• empty(); //判断容器是否为空
• swap(st); //交换两个集合容器

示例：

#include <set>void printSet(set<int> & s)
{
    for (set<int>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++){
    cout << *it << " ";}cout << endl;
}//大小
void test01()
{
    set<int> s1;s1.insert(10);s1.insert(30);s1.insert(20);s1.insert(40);if (s1.empty()){
    cout << "s1为空" << endl;}else{
    cout << "s1不为空" << endl;cout << "s1的大小为： " << s1.size() << endl;}}//交换
void test02()
{
    set<int> s1;s1.insert(10);s1.insert(30);s1.insert(20);s1.insert(40);set<int> s2;s2.insert(100);s2.insert(300);s2.insert(200);s2.insert(400);cout << "交换前" << endl;printSet(s1);printSet(s2);cout << endl;cout << "交换后" << endl;s1.swap(s2);printSet(s1);printSet(s2);
}int main() {
    //test01();test02();system("pause");return 0;
}

总结：

• 统计大小 — size
• 判断是否为空 — empty
• 交换容器 — swap

set插入和删除

功能描述：

• set容器进行插入数据和删除数据

函数原型：

• insert(elem); //在容器中插入元素。
• clear(); //清除所有元素
• erase(pos); //删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器。
• erase(beg, end); //删除区间[beg,end)的所有元素 ，返回下一个元素的迭代器。
• erase(elem); //删除容器中值为elem的元素。

示例：

#include <set>void printSet(set<int> & s)
{
    for (set<int>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++){
    cout << *it << " ";}cout << endl;
}//插入和删除
void test01()
{
    set<int> s1;//插入s1.insert(10);s1.insert(30);s1.insert(20);s1.insert(40);printSet(s1);//删除s1.erase(s1.begin());printSet(s1);s1.erase(30);printSet(s1);//清空//s1.erase(s1.begin(), s1.end());s1.clear();printSet(s1);
}int main() {
    test01();system("pause");return 0;
}

总结：

• 插入 — insert
• 删除 — erase
• 清空 — clear

set查找和统计

功能描述：

• 对set容器进行查找数据以及统计数据

函数原型：

• find(key); //查找key是否存在,若存在，返回该键的元素的迭代器；若不存在，返回set.end();
• count(key); //统计key的元素个数

示例：

#include <set>//查找和统计
void test01()
{
    set<int> s1;//插入s1.insert(10);s1.insert(30);s1.insert(20);s1.insert(40);//查找set<int>::iterator pos = s1.find(30);if (pos != s1.end()){
    cout << "找到了元素 ： " << *pos << endl;}else{
    cout << "未找到元素" << endl;}//统计int num = s1.count(30);cout << "num = " << num << endl;
}int main() {
    test01();system("pause");return 0;
}

总结：

• 查找 — find （返回的是迭代器）
• 统计 — count （对于set，结果为0或者1）

set和multiset区别

学习目标：

• 掌握set和multiset的区别

区别：

• set不可以插入重复数据，而multiset可以
• set插入数据的同时会返回插入结果，表示插入是否成功
• multiset不会检测数据，因此可以插入重复数据

• 注意，原因在于set 插入内置pair对组，<iterator,bool> ,而 multisrt 里面只有iterator

示例：

#include <set>//set和multiset区别
void test01()
{
    set<int> s;pair<set<int>::iterator, bool>  ret = s.insert(10);if (ret.second) {
    cout << "第一次插入成功!" << endl;}else {
    cout << "第一次插入失败!" << endl;}ret = s.insert(10);if (ret.second) {
    cout << "第二次插入成功!" << endl;}else {
    cout << "第二次插入失败!" << endl;}//multisetmultiset<int> ms;ms.insert(10);ms.insert(10);for (multiset<int>::iterator it = ms.begin(); it != ms.end(); it++) {
    cout << *it << " ";}cout << endl;
}int main() {
    test01();system("pause");return 0;
}

总结：

• 如果不允许插入重复数据可以利用set
• 如果需要插入重复数据利用multiset

pair对组创建

功能描述：

• 成对出现的数据，利用对组可以返回两个数据

两种创建方式：

• pair<type, type> p ( value1, value2 );
• pair<type, type> p = make_pair( value1, value2 );

示例：

#include <string>//对组创建
void test01()
{
    pair<string, int> p(string("Tom"), 20);cout << "姓名： " <<  p.first << " 年龄： " << p.second << endl;pair<string, int> p2 = make_pair("Jerry", 10);cout << "姓名： " << p2.first << " 年龄： " << p2.second << endl;
}int main() {
    test01();system("pause");return 0;
}

总结：

两种方式都可以创建对组，记住一种即可

set容器排序

学习目标：

• set容器默认排序规则为从小到大，掌握如何改变排序规则

主要技术点：

• 利用仿函数，可以改变排序规则

示例一 set存放内置数据类型

#include <set>class MyCompare 
{
    
public:bool operator()(int v1, int v2) {
    return v1 > v2;}
};
void test01() 
{
        set<int> s1;s1.insert(10);s1.insert(40);s1.insert(20);s1.insert(30);s1.insert(50);//默认从小到大for (set<int>::iterator it = s1.begin(); it != s1.end(); it++) {
    cout << *it << " ";}cout << endl;//指定排序规则set<int,MyCompare> s2;s2.insert(10);s2.insert(40);s2.insert(20);s2.insert(30);s2.insert(50);for (set<int, MyCompare>::iterator it = s2.begin(); it != s2.end(); it++) {
    cout << *it << " ";}cout << endl;
}int main() {
    test01();system("pause");return 0;
}

总结：利用仿函数可以指定set容器的排序规则

示例二 set存放自定义数据类型

#include <set>
#include <string>class Person
{
    
public:Person(string name, int age){
    this->m_Name = name;this->m_Age = age;}string m_Name;int m_Age;};
class comparePerson
{
    
public:bool operator()(const Person& p1, const Person &p2){
    //按照年龄进行排序 降序return p1.m_Age > p2.m_Age;}
};void test01()
{
    set<Person, comparePerson> s;Person p1("刘备", 23);Person p2("关羽", 27);Person p3("张飞", 25);Person p4("赵云", 21);s.insert(p1);s.insert(p2);s.insert(p3);s.insert(p4);for (set<Person, comparePerson>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++){
    cout << "姓名： " << it->m_Name << " 年龄： " << it->m_Age << endl;}
}
int main() {
    test01();system("pause");return 0;
}

总结：

对于自定义数据类型，set必须指定排序规则才可以插入数据

map/ multimap容器

map基本概念

简介：

• map中所有元素都是pair
• pair中第一个元素为key（键值），起到索引作用，第二个元素为value（实值）
• 所有元素都会根据元素的键值自动排序

本质：

• map/multimap属于关联式容器，底层结构是用二叉树实现。

优点：

• 可以根据key值快速找到value值

map和multimap区别：

• map不允许容器中有重复key值元素
• multimap允许容器中有重复key值元素

map构造和赋值

功能描述：

• 对map容器进行构造和赋值操作

函数原型：

构造：

• map<T1, T2> mp; //map默认构造函数:
• map(const map &mp); //拷贝构造函数

赋值：

• map& operator=(const map &mp); //重载等号操作符

示例：

#include <map>void printMap(map<int,int>&m)
{
    for (map<int, int>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++){
    cout << "key = " << it->first << " value = " << it->second << endl;}cout << endl;
}void test01()
{
    map<int,int>m; //默认构造m.insert(pair<int, int>(1, 10));m.insert(pair<int, int>(2, 20));m.insert(pair<int, int>(3, 30));printMap(m);map<int, int>m2(m); //拷贝构造printMap(m2);map<int, int>m3;m3 = m2; //赋值printMap(m3);
}int main() {
    test01();system("pause");return 0;
}

总结：map中所有元素都是成对出现，插入数据时候要使用对组

map大小和交换

功能描述：

• 统计map容器大小以及交换map容器

函数原型：

• size(); //返回容器中元素的数目
• empty(); //判断容器是否为空
• swap(st); //交换两个集合容器

示例：

#include <map>void printMap(map<int,int>&m)
{
    for (map<int, int>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++){
    cout << "key = " << it->first << " value = " << it->second << endl;}cout << endl;
}void test01()
{
    map<int, int>m;m.insert(pair<int, int>(1, 10));m.insert(pair<int, int>(2, 20));m.insert(pair<int, int>(3, 30));if (m.empty()){
    cout << "m为空" << endl;}else{
    cout << "m不为空" << endl;cout << "m的大小为： " << m.size() << endl;}
}//交换
void test02()
{
    map<int, int>m;m.insert(pair<int, int>(1, 10));m.insert(pair<int, int>(2, 20));m.insert(pair<int, int>(3, 30));map<int, int>m2;m2.insert(pair<int, int>(4, 100));m2.insert(pair<int, int>(5, 200));m2.insert(pair<int, int>(6, 300));cout << "交换前" << endl;printMap(m);printMap(m2);cout << "交换后" << endl;m.swap(m2);printMap(m);printMap(m2);
}int main() {
    test01();test02();system("pause");return 0;
}

总结：

• 统计大小 — size
• 判断是否为空 — empty
• 交换容器 — swap

map插入和删除

功能描述：

• map容器进行插入数据和删除数据

函数原型：

• insert(elem); //在容器中插入元素。
• clear(); //清除所有元素
• erase(pos); //删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器。
• erase(beg, end); //删除区间[beg,end)的所有元素 ，返回下一个元素的迭代器。
• erase(key); //删除容器中值为key的元素。

示例：

#include <map>void printMap(map<int,int>&m)
{
    for (map<int, int>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++){
    cout << "key = " << it->first << " value = " << it->second << endl;}cout << endl;
}void test01()
{
    //插入map<int, int> m;//第一种插入方式m.insert(pair<int, int>(1, 10));//第二种插入方式m.insert(make_pair(2, 20));//第三种插入方式m.insert(map<int, int>::value_type(3, 30));//第四种插入方式m[4] = 40; printMap(m);//删除m.erase(m.begin());printMap(m);m.erase(3);printMap(m);//清空m.erase(m.begin(),m.end());m.clear();printMap(m);
}int main() {
    test01();system("pause");return 0;
}

总结：

• map插入方式很多，记住其一即 (有四种插入方式，只需要掌握一)

s.insert(pair<int,int>(1,20))

• 插入 — insert
• 删除 — erase
• 清空 — clear

map查找和统计

功能描述：

• 对map容器进行查找数据以及统计数据

函数原型：

• find(key); //查找key是否存在,若存在，返回该键的元素的迭代器；若不存在，返回set.end();
• count(key); //统计key的元素个数

示例：

#include <map>//查找和统计
void test01()
{
    map<int, int>m; m.insert(pair<int, int>(1, 10));m.insert(pair<int, int>(2, 20));m.insert(pair<int, int>(3, 30));//查找map<int, int>::iterator pos = m.find(3);if (pos != m.end()){
    cout << "找到了元素 key = " << (*pos).first << " value = " << (*pos).second << endl;}else{
    cout << "未找到元素" << endl;}//统计int num = m.count(3);cout << "num = " << num << endl;
}int main() {
    test01();system("pause");return 0;
}

总结：

• 查找 — find （返回的是迭代器）
• 统计 — count （对于map，结果为0或者1）

map容器排序

学习目标：

• map容器默认排序规则为 按照key值进行 从小到大排序，掌握如何改变排序规则

主要技术点:

• 利用仿函数，可以改变排序规则

示例：

#include <map>class MyCompare {
    
public:bool operator()(int v1, int v2) {
    return v1 > v2;}
};void test01() 
{
    //默认从小到大排序//利用仿函数实现从大到小排序map<int, int, MyCompare> m;m.insert(make_pair(1, 10));m.insert(make_pair(2, 20));m.insert(make_pair(3, 30));m.insert(make_pair(4, 40));m.insert(make_pair(5, 50));for (map<int, int, MyCompare>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++) {
    cout << "key:" << it->first << " value:" << it->second << endl;}
}
int main() {
    test01();system("pause");return 0;
}

总结：

• 利用仿函数可以指定map容器的排序规则
• 对于自定义数据类型，map必须要指定排序规则,同set容器