C++ 中的 set<pair> 和 map 有什么区别？答案

【问题标题】：What's the difference between set<pair> and map in C++?C++ 中的 set<pair> 和 map 有什么区别？
【发布时间】：2011-03-15 23:33:53
【问题描述】：

有两种方法可以在 C++ STL 中轻松创建键值属性：映射和对集。例如，我可能有

map<key_class,value_class>

或

set<pair<key_class,value_class> >

在算法复杂度和编码风格方面，这些用法有什么区别？

【问题讨论】：

也许你是想问多地图而不是地图？
@RobKennedy：也许你的意思是多集和多图......
当时没有，@Einpoklum。我的意思是，为了使用映射来保存与set<pair> 可以保存的所有相同的值，您需要映射为multimap。我没有考虑的是要保存multimap 可以保存的所有值，您又需要将集合设置为multiset<pair>。感谢您提请我注意。

标签： c++ data-structures stl map set

【解决方案1】：

它们在语义上是不同的。考虑：

#include <set>
#include <map>
#include <utility>
#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
  pair<int, int> p1(1, 1);
  pair<int, int> p2(1, 2);
  set< pair<int, int> > s;
  s.insert(p1);
  s.insert(p2);
  map<int, int> m;
  m.insert(p1);
  m.insert(p2);
  cout << "Set size = " << s.size() << endl;
  cout << "Map size = " << m.size() << endl;
}

http://ideone.com/cZ8Vjr

输出：

设置大小 = 2
地图大小 = 1

【讨论】：

发布结果输出 + 1 行见解会更加完整。不过 +1。
map 不允许重复键
如果您用此代码替换集合声明，那么集合也不允许重复键：auto less_than = [](pair<int, int> p1, pair<int, int> p2) { return p1.first < p2.first; }; set< pair<int, int>, decltype(less_than) > s(less_than);
Map 按键值排序，不允许重复键。但是如果只有值不同，则允许 Set 重复键。
但是如果一个集合使用一个自定义的比较器函数，它只比较该对的第一个字段，它们是等价的（除了 const-ness）对吧？

【解决方案2】：

集合元素在集合中时不能修改。 set 的 iterator 和 const_iterator 是等价的。因此，对于set<pair<key_class,value_class> >，您不能就地修改value_class。您必须从集合中删除旧值并添加新值。但是，如果value_class 是一个指针，这并不妨碍您修改它指向的对象。

使用map<key_class,value_class>，您可以就地修改value_class，假设您有一个对地图的非常量引用。

【讨论】：

【解决方案3】：

map<key_class,value_class> 将按 key_class 排序，不允许 key_class 重复。
set<pair<key_class,value_class> > 将按 key_class 排序，然后在 key_class 实例相等时按 value_class 排序，并允许 key_class 有多个值

【讨论】：

【解决方案4】：

基本区别在于，对于集合，键是对，而对于映射，键是 key_class - 这使得通过 key_class 查找内容，这是您想要对映射执行的操作，对于集合来说很困难。

两者通常使用相同的数据结构（通常是红黑平衡二叉树）实现，因此两者的复杂度应该相同。

【讨论】：

我可以使用 lower_bound 和 upper_bound 来查找集合的值。

【解决方案5】：

std::map 充当关联数据结构。换句话说，它允许您使用其关联的键来查询和修改值。

std::set<pair<K,V> > 可以这样工作，但是您必须使用键和更多代码为查询编写额外的代码来修改值（即删除旧对并插入另一个具有相同键和不同的值）。您还必须确保具有相同键的值不超过两个（您猜对了，更多代码）。

换句话说，您可以尝试将std::set 硬塞到像std::map 一样工作，但没有理由这样做。

【讨论】：

确实，我只会使用 std::map ：p
我使用 set 而不是 multimap 来有效地查找/删除键值。使用 multimap 我需要两个迭代器，内部迭代器是 O(m)。

【解决方案6】：

要了解算法的复杂性，您首先需要了解实现。

std::map 是使用 RB-tree 实现的，而 hash_map 是使用链表数组实现的。 std::map 为插入/删除/搜索操作提供 O(log(n))，hash_map 是 O(1) 是最好的情况，最坏的情况是 o(n)，具体取决于哈希冲突。

【讨论】：

hash_map 是什么？不是将map 与set 进行比较，而不是将map 与hash_map 进行比较？
by hash_map，@sach 指的是 unordered_map

【解决方案7】：

可视化 Philipp 在逐步执行代码后提到的语义差异，注意 map 键是如何是 const int 以及 p2 是如何没有插入到 m 中的：

【讨论】：