1. 容器

在C++的stl中，容器分为序列式容器和关联式容器。

对于序列式容器而言，容器的逻辑结构是线性的，相邻两个位置的数据之间，没有较为紧密的联系，因此通常是可以交换的。对于这类容器的数据访问，一般都是通过数据存储的位置进行访问，最典型的例子，如vector

对于关联式容器，容器的逻辑结构是非线性的，相邻两个位置的数据之间，是有紧密的联系，通常是不可以交换的，一旦交换，便会破坏整个容器的结构。像map和set,就是关联式容器的代表，这类容器中数据的访问，一般都是借助于key，即键值来进行访问的。

2. set和multiset

2.1 set

set的底层是不支持键值冗余的二叉搜索树，存储的是key，而非key-value。
以下，我们介绍使用set容器时，几个非常重要的接口。

2.1.1 构造函数

set的构造函数，有三个是比较重要的。

一个是默认构造。

默认构造中，关于内存池的形参一般不用在意，除非有别的内存池可以供你调用。
set中的仿函数需要注意，默认的仿函数进行的是小于的比较，因此，默认对整个set容器的遍历，是依据键值得到的升序。如果想要得到降序，可以传入一个进行大于比较的仿函数。

一个是使用迭代器进行构造。

还有一个是在C++11中引入的，使用初始化列表这种容器进行构造。

2.1.2 insert和erase

2.1.2.1 insert

在set中，我们使用insert来进行键值的插入。

较为常用的主要是三个：直接插入键值的，插入迭代器区间的，插入初始化列表的。

直接插入键值的：

我们主要看第一个左值引用，第二个右值引用暂不做讨论。
这个函数重载就是直接插入键值，比较特殊的是它的返回值，返回的是一个pair类型。

在这个pair类型中，有两个成员，第一个成员是set的迭代器，第二个成员是bool型的变量。

由于set是不允许键值冗余的二叉搜索树，因此set是存在插入失败的情况。在插入成功时，pair中包含插入位置对应的迭代器，以及一个true;插入失败时，返回二叉搜索树中某个已存在key值的迭代器(此key值与所要插入的key值相同)，以及一个false。

其余的两种形式：

2.1.2.2 erase

erase有三种删除形式，其中前两种使用得最多。

iterator erase(const_iterator position):这是利用迭代器进行删除，删除的是迭代器所对应的key，返回值也是一个迭代器——一般是返回删除元素的后一个迭代器，但如果删除的元素后面没有元素，那就返回set.end()

size_type erase (const value_type& val): 这是利用键值去删除。在删除前，先要找到键值对应的具体位置，然后再删除。这个返回值很特殊，是删除的数据个数。这让人有点疑惑，set既然是不支持冗余的，那么删除的数据个数最多只是1，设计这样的返回值感觉没什么用——实际上，这是在设计上与multiset进行一个统一，对于multiset，这个返回值是有意义的。

iterator erase(const_iterator first,const_iterator last):删除一段迭代器区间。

2.1.3 查找和访问

2.1.3.1 set迭代器相关

set的迭代器使用和其它容器一样，这里不做赘述。

需要注意的是，虽然set中也区分了const迭代器和非const迭代器，但是无论是哪种迭代器，都是不能对set中的键值进行修改，因为一旦修改，就很可能破坏整棵二叉搜索树的结构。

2.1.3.2 find && count

利用键值进行查找，返回相应位置的迭代器，对应的有const迭代器和非const迭代器两个版本。

count是去查找set中相应键值的元素个数，这个在set中不是0，就是1，最主要还是在multiset中的使用，不过在设计时，考虑到set和multiset的协同，因此set中也有这个函数。

2.1.3.3 范围查找

范围查找lower_bound和upper_bound配套使用。

对于lower_bound,返回的是整棵二叉搜索树中大于或等于传入val的第一个数据的迭代器；对于upper_bound,返回的是整棵二叉搜索树中大于传入val的第一个数据的迭代器（这里之所以是大于val，缘于迭代器的使用规则，因为迭代器遍历的循环条件总是！= 某个迭代器）。如果这样的数据不存在，那么这两个函数都是返回set.end()。

除了上述的用于查找某个范围的两个函数，还有一个用于查找相同键值范围的函数，这个函数在set中没有啥意义，在multiset中才比较有用。

这个equal_range函数返回的是一个pair类型，存储对应某个范围的左右两个边界的迭代器，注意，右迭代器对应这个范围之后的第一个元素（或是set.end()）。如果key值不存在，则pair中的两个成员变量均为set.end()。

2.2 multiset

相较于set，multiset是支持键值冗余的搜素二叉树。
multiset整体的成员函数于set相类似，不过由于其支持键值冗余的特性，在部分函数上会有所差别。

2.2.1 insert和erase

对于insert,由于multiset允许键值冗余，所以不存在插入失败的情况，因此直接返回插入位置对应的迭代器即可。

对于erase,如果使用的是迭代器版本，那么就是将相应位置的元素清除；如果使用传val值的版本，则会将multiset中，所有等于该键值的数据全部删除，并返回删除的数据个数。

2.2.2 find和count

multiset中，存在键值冗余的情况，那么这个find，究竟是查找哪一个数据呢？
find函数默认查找的是整棵二叉搜索树的中序遍历中的键值与val相等的第一个数。

count函数即返回整棵二叉搜索树中，与val相等的键值的个数。

2.3 set和multiset的在算法题中的应用

set是非键值冗余的二叉搜索树，而二叉搜索数的中序遍历又是有序的，所以，我们如果要对一系列数据进行去重+排序处理，那么就可以将这些数据放至set容器中，否则就需要使用算法库中的sort+unique。

multiset是键值冗余的二叉搜索树，如果仅需要实现排序功能，而不需去重，可将数据放至multiset中。

3. map和multimap

map和multimap，底层都是key-value的二叉搜索树，map允许键值冗余，multimap不允许键值冗余。由于key-value需要存储两个数，所以map和multimap底层存放的数据类型是pair,默认pair类型中的第一个成员是key,第二个成员是value。

3.1 pair介绍

pair是用于存储成对的，并且往往有关联的两个数据，分别存储到pair的first成员和second成员中，这两个成员是允许类外直接访问的。

pair中，最重要的便是如何去构造出一个pair对象，以下介绍几种常用的方法。

pair类型的对象也可以进行大小的比较，重载了相关的运算符。

pair类型对象的比较，先比较成员first,再比较成员second。

• 相等比较：两个成员都相等，则相等。
• 大于比较：谁first大，谁就大;first一样大，再比较second,谁second大，谁就大。
• 小于比较：与大于比较逻辑相同，比大转为比小即可。
• 不等于比较：两个成员有一个不相等，便不相等。

3.2 map

3.2.1 构造函数

map的常用构造与set类似，默认构造、拷贝构造和使用一段迭代器区间进行构造。

需要注意的是，由于map的底层数据是pair类型的，因此使用一段迭代器区间进行构造时，迭代器指向的一定要是pair类的对象。

3.2.2 insert和erase

map的insert需要插入一个pair对象。

最常见的插入还是单元素的插入，这种插入通常习惯以下两种写法：

map的erase:

size_type erase(const key_type& k) : map中的erase是按照key值来删除，而非value。

3.2.3 find和count

均是按照键值key来进行查找和统计

3.2.4 operator[] 和 at

方括号在map中的重载，是map中非常重要的一个成员函数，功能也较为复杂。

operator[ ]的重载，需要传一个key值（key_type）进去，返回的是key值相应的value值的引用（mapped_type）。

但实际上，这个重载函数远没有看上去那么简单。这个函数的使用，要分为两种情况：

• 相应的key值存在。此时返回key值相应的val值的引用。
• 相应的key值不存在。此时并不会查找失败，这个函数会调用insert向map中再插入一个pair对象，这个pair对象的key值是传入的key值，value值是利用map中的value类型构造出的匿名对象，然后函数再返回这个value值。

实质上，在相应的key值存在时，函数也会调用insert,只不过会插入失败，不过由于即便插入失败，insert也会返回相应key值对应的迭代器(返回是pair类型，迭代器为其第一个成员)，因此可以正常返回相应value值的引用。

以下是stl库中，map容器中operator[ ]函数的实现：

mapped_type& operator[] (const key_type& k)
{pair<iterator, bool> ret = insert({ k, mapped_type() });iterator it = ret.first;return it->second;
}

at与operator[ ]类似，传key值，返回value值，只不过at只能用于已存在的key值查找，不能用于插入不存在的key值，当输入一个不存在的key值时，at函数会抛异常。

以下举一个使用operator[ ]进行次数统计的典型例子：

在main函数中调用，相应的输出为：

3.3 multimap

与map相比较,multimap 是支持键值冗余的key-value二叉搜索树。

multimap与map的差别，同multiset与set的差异相类似，此处不再赘述。

有一点需要注意，map是不支持键值冗余，但是value值是可以相同的，只要相应的key值不同即可；而multimap对于key和value则都是没有限制的。

另外，在multimap中没有了operator[ ]和at这两个成员函数，最主要的原因还是在于键值冗余，因此会无法解决到底返回哪个value值的问题。