C++学习笔记13 STL Set和Map

缺乏、安全感 2022-06-08 00:23 169阅读 0赞

**Set是一种关联容器**，它用于存储数据，并且能从一个数据集合中取出数据。它的每个元素的值必须唯一，而且系统会根据该值来自动将数据排序。每个元素的值不能直接被改变。内部结构采用红黑树的平衡二叉树。**multiset 跟set 类似，唯一的区别是允许键值重复！**

**为何map和set的插入删除效率比用其他序列容器高？** 因为对于关联容器来说，不需要做内存拷贝和内存移动。map和set容器内所有元素都是以节点的方式来存储，其节点结构和链表差不多，指向父节点和子节点。 因此插入的时候只需要稍做变换，把节点的指针指向新的节点就可以了。删除的时候类似，稍做变换后把指向删除节点的指针指向其他节点就OK了。这里的一切操作就是指针换来换去，和内存移动没有关系。

**为何每次insert之后，以前保存的iterator不会失效？** 看见了上面答案的解释，你应该已经可以很容易解释这个问题。iterator这里就相当于指向节点的指针，内存没有变，指向内存的指针怎么会失效呢(当然 被删除的那个元素本身已经失效了)。

相对于vector来说，每一次删除和插入，指针都有可能失效，调用push\_back在尾部插入也是如此。因为为了 保证内部数据的连续存放，iterator指向的那块内存在删除和插入过程中可能已经被其他内存覆盖或者内存已经被释放了。即使时push\_back的时 候，容器内部空间可能不够，需要一块新的更大的内存，只有把以前的内存释放，申请新的更大的内存，复制已有的数据元素到新的内存，最后把需要插入的元素放 到最后，那么以前的内存指针自然就不可用了。特别时在和find等算法在一起使用的时候，牢记这个原则：**不要使用过期的iterator**。

**为何map和set不能像vector一样有个reserve函数来预分配数据？** 我以前也这么问，究其原理来说时，引起它的原因在于在map和set内部存储的已经不是元素本身了，而是包含元素的节点。也就是说map内部使用的Alloc并不是map声明的时候从参数中传入的Alloc。例如： map, Alloc > intmap; 这时候在intmap中使用的allocator并不是Alloc, 而是通过了转换的Alloc，具体转换的方法时在内部通过Alloc::rebind重新定义了新的节点分配器，详细的实现参看彻底学习STL中的Allocator。其实你就记住一点，在map和set内面的分配器已经发生了变化，reserve方法你就不要奢望了。

**当数据元素增多时（10000和20000个比较），map和set的插入和搜索速度变化如何？** 如果你知道log2的关系你应该就彻底了解这个答案。在map和set中查找是使用二分查找，也就是说，如果有16个元素，最多需要比较4次就能找到结 果，有32个元素，最多比较5次。那么有10000个呢？最多比较的次数为log10000，最多为14次，如果是20000个元素呢？最多不过15次。 看见了吧，当数据量增大一倍的时候，搜索次数只不过多了1次，多了1/14的搜索时间而已。