Ассоциативные контейнеры (Associative containers)
Ассоциативные контейнеры (Associative containers)
Ассоциативные контейнеры обеспечивают быстрый поиск данных, основанных на ключах. Библиотека предоставляет четыре основных вида ассоциативных контейнеров: set (множество), multiset (множество с дубликатами), map (словарь) и multimap (словарь с дубликатами).
Все они берут в качестве параметров Key (ключ) и упорядочивающее отношение Compare, которое вызывает полное упорядочение по элементам Key. Кроме того, map и multimap ассоциируют произвольный тип T с Key. Объект типа Compare называется сравнивающим объектом (comparison object) контейнера.
В этом разделе, когда мы говорим о равенстве ключей, мы подразумеваем отношение эквивалентности, обусловленное сравнением и не (not) operator== для ключей. То есть считается, что два ключа k1 и k2 являются равными, если для сравнивающего объекта comp истинно comp(k1, k2)==false && comp(k2, k1)==false.
Ассоциативный контейнер поддерживает уникальные ключи (unique keys), если он может содержать, самое большее, один элемент для каждого значения ключа. Иначе он поддерживает равные ключи (equal keys). set и map поддерживают уникальные ключи. multiset и multimap поддерживают равные ключи.
Для set и multiset значимый тип - тот же самый, что и тип ключа. Для map и multimap он равен pair‹const Key, T›.
iterator ассоциативного контейнера относится к категории двунаправленного итератора. insert не влияет на действительность итераторов и ссылок контейнера, а erase делает недействительными только итераторы и ссылки на стёртые элементы.
В следующей таблице обозначается: X - класс ассоциативного контейнера, a - значение X, a_uniq - значение X, когда X поддерживает уникальные ключи, a a_eq - значение X, когда X поддерживает многократные ключи, i и j удовлетворяют требованиям итераторов ввода и указывают на элементы value_type, [i, j) - допустимый диапазон, p - допустимый итератор для a, q - разыменовываемый итератор для a, [q1, q2) - допустимый диапазон в a, t - значение X::value_type и k - значение X::key_type.
Таблица 12. Требования ассоциативных контейнеров (в дополнение к контейнерам)
выражение возвращаемый тип утверждение/примечание состояние до/после сложность X::key_type Key - время компиляции X::key_compare Compare по умолчанию less‹key_type›. время компиляции X::value_compare тип бинарного предиката то же, что key_compare для set и multiset; отношение упорядочения пар, вызванное первым компонентом (т.е. Key), для map и multimap. время компиляции X(c); X a(c); - создает пустой контейнер; использует с как объект сравнения. постоянная X(); X a; - создает пустой контейнер; использует Compare() как объект сравнения. постоянная X(i,j,c); X a(i,j,c); - cоздает пустой контейнер и вставляет в него элементы из диапазона [i, j); использует с как объект сравнения. вообще NlogN (N - расстояние от i до j); линейная, если [i, j) отсортирован value_comp() X(i,j); X a(i,j); - то же, что выше, но использует Compare() как объект сравнения. то же, что выше a.key_comp() X::key_compare возвращает объект сравнения, из которого а был создан. постоянная a.value_comp() X::value_compare возвращает объект value_compare, созданный из объекта сравнения. постоянная a_uniq.insert(t) pair‹iterator, bool› вставляет t, если и только если в контейнере нет элемента с ключом, равным ключу t. Компонент bool возвращенной пары показывает, происходит ли вставка, а компонент пары iterator указывает на элемент с ключом, равным ключу t. логарифмическая a_eq.insert(t) iterator вставляет t и возвращает итератор, указывающий на вновь вставленный элемент. логарифмическая a.insert(p, t) iterator вставляет t, если и только если в контейнерах с уникальными ключами нет элемента с ключом, равным ключу t; всегда вставляет t в контейнеры с дубликатами. всегда возвращает итератор, указывающий на элемент с ключом, равным ключу t. итератор p - подсказка, указывающая, где вставка должна начать поиск. вообще логарифмическая, но сводится к постоянной, если t вставлен прямо перед p. a.insert(i, j) результат не используется вставляет в контейнер элементы из диапазона [i, j); вообще Nlog(size()+N) (N - расстояние от i до j); линейная, если [i, j) отсортирован согласно value_comp() a.erase(k) size_type стирает все элементы в контейнере с ключом, равным k. возвращает число уничтоженных элементов. log(size()) + count(k) a.erase(q) результат не используется стирает элемент, указанный q. сводится к постоянной a.erase(ql, q2) результат не используется стирает все элементы в диапазоне [ql, q2). log(size())+ N, где N - расстояние от ql до q2. a.find(k) iterator; const_iterator для константы a возвращает итератор, указывающий на элемент с ключом, равным k, или a.end(), если такой элемент не найден. логарифмическая a.count(k) size_type возвращает число элементов с ключом, равным k. log(size()) + count(k) a.lower_bound(k) iterator; const_iterator для константы a возвращает итератор, указывающий на первый элемент с ключом не меньше, чем k. логарифмическая a.upper_bound(k) iterator; const_iterator для константы a возвращает итератор, указывающий на первый элемент с ключом больше, чем k. логарифмическая a.equal_range(k) pair‹iterator, itеrator›; pair‹const_iterator, const_iterator› для константы a эквивалент make_pair(lower_bound(k), upper_bound(k)). логарифмическаяОсновным свойством итераторов ассоциативных контейнеров является то, что они выполняют итерации через контейнеры в порядке неубывания ключей, где неубывание определено сравнением, которое использовалось для их создания. Для любых двух разыменованных итераторов i и j таких, что расстояние от i до j является положительным, value_comp (*j, *i)==false. Для ассоциативных контейнеров с уникальными ключами выдерживается более сильное условие value_comp(*i, *j)==true.