map容器用法

### C++ 中 `std::map` 的基本概念 `std::map` 是 C++ STL 提供的一种关联容器，它存储的是键值对 (key-value pair)，并按照键的顺序自动排列。其底层实现通常基于红黑树（一种自平衡二叉查找树），因此提供了高效的插入、删除和查找操作[^1]。 #### 基本特性 - 键具有唯一性，不允许重复。 - 自动按升序或降序排列键。 - 插入、删除和查找的时间复杂度均为 O(log n)[^2]。 --- ### 创建与初始化 可以通过多种方式创建和初始化一个 `std::map`： ```cpp #include <iostream> #include <map> int main() { std::map<int, std::string> myMap; // 默认构造函数 // 初始化列表 std::map<std::string, int> anotherMap = {{"Alice", 25}, {"Bob", 30}}; return 0; } ``` 上述代码展示了如何通过默认构造函数以及初始化列表来定义 `std::map`[^3]。 --- ### 插入数据 可以使用以下几种方法向 `std::map` 中插入元素： ```cpp myMap[1] = "One"; // 方括号运算符会自动插入新键值对 myMap.insert({2, "Two"}); // 使用 insert 方法显式插入 auto result = myMap.emplace(3, "Three"); // emplace 更高效，适用于 C++11 及以上版本 ``` 每种方法都有不同的适用场景，其中方括号运算符会在找不到对应键时自动创建一个新的键值对，并将其值设为类型的默认值[^4]。 --- ### 访问数据 访问 `std::map` 中的数据主要依赖于下标运算符 (`operator[]`) 或成员函数 `at()`: ```cpp std::cout << myMap[1] << std::endl; // 输出 "One" try { std::cout << myMap.at(4) << std::endl; // 如果不存在该键，则抛出异常 } catch(const std::out_of_range& e){ std::cerr << "Key not found!" << std::endl; } ``` 注意：`operator[]` 在未找到指定键的情况下会插入一条新的记录；而 `at()` 则不会修改原容器，在键不存在时抛出异常[^5]。 --- ### 遍历容器 遍历整个 `std::map` 容器可采用迭代器或者范围循环的方式完成： ```cpp for(auto const &pair : myMap){ std::cout << "{" << pair.first << ", " << pair.second << "}\n"; } // 迭代器方式 for(std::map<int,std::string>::iterator it=myMap.begin();it!=myMap.end();++it){ std::cout << "{" << (*it).first << ", " << (*it).second << "}\n"; } ``` 这两种形式均能有效枚举所有的键值对[^6]。 --- ### 删除元素 支持单个元素移除及清空全部内容两种模式： ```cpp myMap.erase(1); // 移除键为 1 的条目 myMap.clear(); // 清空所有元素 ``` 调用 `erase` 函数可以根据具体需求精确控制哪些项被清除[^7]。 --- ### 性能分析 由于内部采用了平衡二叉搜索树作为基础架构，所以对于大小为 N 的映射表而言，执行一次查询、更新或是销毁的操作所需时间大致相当于 log(N)[^8]。 ---