在 std::map 中查找具有给定前缀的键或在 std::set 中查找元素的优雅方法

Question

我有地图，其中的键是 std::string。我想在地图中找到那些以"DUPA/" 前缀开头的元素。找到下限很容易，但上限有点问题。我写了这样一段代码：

const char* prefix = "DUPA/";
const char* firstAfterPrefix = "DUPA0";
auto prefixedBeginIt = myMap.upper_bound(prefix);
auto prefixedEndIt = myMap.lower_bound(firstAfterPrefix);

代码运行良好，但我不认为它很优雅，因为必须知道0 在 ASCII 表中首先位于 / 旁边。第二种方法是复制前缀并增加最后一个符号。你知道更优雅的解决方案吗？

Answer 1

我认为你提到的解决方案已经是最优雅的了。 KISS方式损失了很多性能，也就是每次都检查key：

while(prefixedBeginIt->first == prefix)
{
 //...
 ++prefixedBeginIt;
}

因此我认为计算下一个字符是最好的方法：

std::string firstAfterPrefix = prefix;
++firstAfterPrefix[firstAfterPrefix.length() - 1];
auto prefixedEndIt = myMap.lower_bound(firstAfterPrefix);

Answer 2

如果您可以假设CHAR_MAX 在您的字符串中不是有效字符，那么您可以通过附加CHAR_MAX 来创建firstAfterPrefix（如果不是char，则为您的字符类型的最大值）。

std::string prefix = "DUPA/";

constexpr auto char_max = std::numeric_limits<decltype(prefix)::value_type>::max();
std::string firstAfterPrefix = prefix + char_max;

auto prefixedBeginIt = myMap.lower_bound(prefix);
auto prefixedEndIt = myMap.lower_bound(firstAfterPrefix);

注意两个边界都使用lower_bound。和 Gill 一样，我使用std::string 来简化说明。

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如果您可以使用 C++14 并指定容器的 Compare 模板参数，那么另一种方法是使用自定义探测对象：

struct PrefixProbe { std::string_view prefix; };
bool operator<(PrefixProbe a, std::string_view b) { return a.prefix < b.substr(0, a.prefix.size()); }
bool operator<(std::string_view a, PrefixProbe b) { return a.substr(0, b.prefix.size()) < b.prefix; }

std::map<std::string, myValue, std::less<>> myMap;
//                             ^~~~~~~~~~~
//                             where the magic happens

auto prefixBegin = myMap.lower_bound(PrefixProbe { prefix });
auto prefixEnd = myMap.upper_bound(PrefixProbe { prefix });

std::string_view 是 C++17，但不是必需的。

equal_range 会将最后两行缩减为一行：

auto [ prefixBegin, prefixEnd ] = myMap.equal_range(PrefixProbe { prefix });

如果您准备使用 STL 算法而不是容器成员函数，那么这可以在不改变容器类型的情况下完成，但效率会降低：

auto prefixBegin = std::lower_bound(cbegin(myMap), cend(myMap), PrefixProbe { prefix }, std::less<>{});
auto prefixEnd = std::upper_bound(cbegin(myMap), cend(myMap), PrefixProbe { prefix }, std::less<>{});

auto [ prefixBegin, prefixEnd ] = std::equal_range(cbegin(myMap), cend(myMap), PrefixProbe { prefix }, std::less<>{});