1、Map

（1）定义 

Map是标准关联式容器（associative container）之一，一个map是一个键值对序列，即（key ,value）对。它提供基于key的快速检索能力，在一个map中key值是唯一的。map提供双向迭代器，即有从前往后的（iterator），也有从后往前的（reverse_iterator）。

Map要求能对key进行<操作，且保持按key值递增有序，因此map上的迭代器也是递增有序的。如果对于元素并不需要保持有序，可以使用hash_map。

Map中key值是唯一的，如果已存在一个键值对(name,code):("name_a",1)，而我们还想插入一个键值对("name_a",1)则会报错（不是报错，准确的说是，返回插入不成功！）。而我们又的确想这样做，即一个键对应多个值，multimap可实现这个功能。

（2）底层实现

Map内部自建一颗红黑树(一种非严格意义上的平衡二叉树)，这颗树具有对数据自动排序的功能，所以在map内部所有的数据都是有序的，后边我们会见识到有序的好处。

由于STL是一个统一的整体，map的很多用法都和STL中其它的东西结合在一起，比如在排序上，默认用的是小于号，即less<>。 

Map中由于它内部有序，由红黑树保证，因此很多函数执行的时间复杂度都是log2N的，如果用map函数可以实现的功能，而STL  Algorithm也可以完成该功能，建议用map自带函数，效率高一些。 

Map在空间上的特性，由于map的每个数据对应红黑树上的一个节点，这个节点在不保存你的数据时，是占用16个字节的，一个父节点指针，左右孩子指针，还有一个枚举值（标示红黑的，相当于平衡二叉树中的平衡因子），这些地方很费内存。

（3）特点

Map类似于数据库中的１:１关系，它是一种关联容器，提供一对一(C++ primer中文版中将第一个译为键，每个键只能在map中出现一次，第二个被译为该键对应的值)的数据处理能力，这种特性了使得map类似于数据结构里的红黑二叉树。Multimap类似于数据库中的１:Ｎ关系，它是一种关联容器,提供一对多的数据处理能力。

（4）性能分析

a)、hash_map和map的区别在哪里？

    （1）构造函数  hash_map需要hash函数，等于函数；map只需要比较函数（小于函数）。

    （2）存储结构  hash_map采用hash表存储，map一般采用红黑树实现。因此内存数据结构是不一样的。

b)、什么时候需要使用hash_map，什么时候需要map？

总体来说，hash_map 查找速度会比map快，而且查找速度基本和数据数据量大小，属于常数级别；而map的查找速度是log(n)级别。

但若你对内存使用特别严格，希望程序尽可能少消耗内存，那么一定要小心，hash_map可能会让你陷入尴尬，特别是当你的hash_map对象特别多时，你就更无法控制了，而且 hash_map的构造速度较慢。

因此，选择的时候需要权衡三个因素: 查找速度，数据量，内存使用。

 

c)、如何用hash_map替换程序中已有的map容器？

这个很容易，但需要你有良好的编程风格。建议你尽量使用typedef来定义你的类型：

typedef map KeyMap;

当你希望使用hash_map来替换的时候，只需要修改:

typedef hash_map KeyMap;

其他的基本不变。当然，你需要注意是否有Key类型的hash函数和比较函数。

2、成员函数

（1）构造函数

map(); // 默认构造函数map(const map& m) // 拷贝构造函数map(iterator begin, iterator end ); //区间构造函数map(iterator begin, iterator end, const traits& _compare) //带比较谓词的构造函数map(iterator begin, iterator end, const traits& _compare, const allocator& all) //带分配器

经过分析发现，map的构造函数主要是调用“拷贝构造函数”和利用“迭代器”进行初始化两种方式，因为map中每个节点由一对值构成。

（2）插入操作

(1)、insert（pair
      
       (key1,value1)）//用insert函数插入pair数据(2)、insert(map
       
        ::value_type(key1,value1)）;//用insert函数插入value_type数据,这种插入方式和第一种基本相似(3)、利用数组进行插入
       
      

示例：

#include 

　　

以上三种用法，虽然都可以实现数据的插入，但是它们是有区别的：第一种和第二种在效果上是一样的，用insert函数插入数据，在数据的插入上涉及到集合的唯一性这个概念，即当map中有这个关键字时，insert操作是插入数据不了的，但是用数组方式就不同了，它可以覆盖以前该关键字对应的值，如下：

mapStudent.insert(map
      
       ::value_type (1, “student_one”));mapStudent.insert(map
       
        ::value_type (1, “student_two”));
       
      

上面这两条语句执行后，map中1这个关键字对应的值是“student_one”，第二条语句并没有生效，那么我们怎么知道insert语句是否插入成功，可以用pair来获得是否插入成功，程序如下：

Pair

我们通过pair的第二个变量来知道是否插入成功，它的第一个变量返回的是一个map的迭代器，如果插入成功的话：Insert_Pair.second应该是true的，否则为false。

下面给出完成代码，演示插入成功与否问题：

#include 

用如下程序，看下用数组插入在数据覆盖上的效果：

#include 

　

（3）删除操作

(1)、erase（map
      
       ::iterator iter）;//删除迭代器所指的节点(2)、erase（key k）;//根据键值进行删除，删除键值k所指的节点(3)、erase（map
       
        ::iteratormap iter1，
        
         ::iteratoriter2）;//删除iter1和iter2之间的数据。clear();//清空map中的数据可以用clear()函数，判定map中是否有数据可以用empty()函数，它返回true则说明是空map
        
       
      

示例：

#pragma warning(disable:4786)#include 
      
       #include 
       
        #include 
        
       
      

　　

（4）定位查找

begin();//返回指向map头部的迭代器end();//返回指向map末尾的迭代器(1)、count();//用count函数来判定关键字是否出现，其缺点是无法定位数据出现位置,由于map的特性，一对一的映射关系，就决定了count函数的返回值只有两个，要么是0，要么是1，出现的情况，当然是返回1了(2)、find();//用find函数来定位数据出现位置，它返回的一个迭代器，当数据出现时，它返回数据所在位置的迭代器，如果map中没有要查找的数据，它返回的迭代器等于end函数返回的迭代器(3)、Lower_bound();Upper_bound();//这个方法用来判定数据是否出现，是显得笨了点://Lower_bound函数用法，这个函数用来返回要查找关键字的下界(是一个迭代器)//Upper_bound函数用法，这个函数用来返回要查找关键字的上界(是一个迭代器)//例如：map中已经插入了1，2，3，4的话，如果lower_bound(2)的话，返回的2，而upper-bound（2）的话，返回的就是3Equal_range();//函数返回一个pair，pair里面第一个变量是Lower_bound返回的迭代器，pair里面第二个迭代器是Upper_bound返回的迭代器，如果这两个迭代器相等的话，则说明map中不出现这个关键字

　　

示例：

#include 

　　

（5）数据大小

max_size();//返回map容器可能包含的元素最大个数size();//返回当前map容器中的元素个数count(); //用来查找map中某个某个键值出现的次数;

　　

示例：

#pragma warning (disable:4786)#include 

　　

（6）遍历操作

第一种：应用前向迭代器第二种：应用反相迭代器第三种：用数组方式

示例：

#include 

　　

（7）排序操作

第一种：小于号重载第二种：仿函数的应用，这个时候结构体中没有直接的小于号重载

示例：

#include 

以上程序是无法编译通过的，只要重载小于号，就OK了，如下：

Typedef struct tagStudentInfo{       Int      nID;       String   strName;       Bool operator < (tagStudentInfo const& _A) const       {              //这个函数指定排序策略，按nID排序，如果nID相等的话，按strName排序              If(nID < _A.nID)  return true;              If(nID == _A.nID) return strName.compare(_A.strName) < 0;              Return false;       }}StudentInfo, *PStudentInfo;  //学生信息#include