【C++ STL】 容器详解：pair 学习

在 C++ STL（标准模板库）中，pair 是一个 简单的键值对数据结构，用于存储 两个相关联的值，将两个值组合成一个单元，可以是雷同或不同类型。它常用于 返回多个值、存储映射关系、排序 等场景。

1. pair 的根本特点

• 存储两个值，可以是不同类型。
  
• 支持比较运算（按 第一个元素 比较，若雷同则比较第二个元素）。
  
• 适用于存储键值对或返回多个值。
  

2. pair 的根本用法

2.1 pair 的定义与初始化

1. // 默认构造函数
2. pair<int, string> p1;
4. // 带参数的构造函数
5. pair<int, string> p2(10, "Hello");
7. // 使用make_pair函数
8. auto p3 = make_pair(20, "World");
9. //auto 自动识别类型pair<int, string>

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  pair 自己是一个固定大小的结构，只能存储 两个元素（first 和 second），因此不能直接插入多个元素。 

1. #include <iostream>
2. #include <utility>  // 包含 pair
3. using namespace std;
5. int main() {
6.     pair<int, string> p1(1, "Apple");
7.     pair<int, string> p2 = {2, "Banana"};
8.    
9.     cout << "p1: (" << p1.first << ", " << p1.second << ")\n";
10.     scout << "p2: (" << p2.first << ", " << p2.second << ")\n";
11.    
12.     return 0;
13. }

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输出：

1. p1: (1, Apple)
2. p2: (2, Banana)

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pair的内部实现

pair的实现非常简单，它是一个结构体模板，包罗两个公有成员first和second。以下是pair的简化实现：

1. template <class T1, class T2>
2. struct pair {
3.     T1 first;
4.     T2 second;
6.     // 默认构造函数
7.     pair() : first(T1()), second(T2()) {}
9.     // 带参数的构造函数
10.     pair(const T1& x, const T2& y) : first(x), second(y) {}
12.     // 拷贝构造函数
13.     template <class U1, class U2>
14.     pair(const pair<U1, U2>& p) : first(p.first), second(p.second) {}
15. };

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2.2 访问 pair 的元素

pair的成员first和second可以直接访问

1. cout << p1.first << " " << p1.second << endl;

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2.3 使用 make_pair() 进行初始化

1. pair<int, double> p = make_pair(10, 3.14);

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3. pair 在 STL 容器中的应用

3.1 pair 作为 map 的元素

1. #include <iostream>
2. #include <map>
3. using namespace std;
5. int main() {
6.     map<int, string> mp;
7.     mp.insert(pair<int, string>(1, "One"));
8.     mp.insert(make_pair(2, "Two"));
9.    
10.     for (auto &p : mp) {
11.         cout << p.first << ": " << p.second << endl;
12.     }
13.     return 0;
14. }

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3.2 pair 作为 vector 的元素

1. #include <iostream>
2. #include <vector>
3. using namespace std;
5. int main() {
6.     vector<pair<int, string>> v;
7.     v.push_back({1, "Alice"});
8.     v.push_back({2, "Bob"});
9.    
10.     for (auto &p : v) {
11.         cout << p.first << " " << p.second << endl;
12.     }
13.     return 0;
14. }

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3.3 返回多个值

当函数需要返回多个值时，可以使用pair。例如，一个函数可以返回一个pair，此中包罗盘算结果和状态信息。

1. #include <iostream>
2. #include <utility>
3. using namespace std;
5. pair<int, bool> divide(int a, int b) {
6.     if (b == 0) {
7.         return make_pair(0, false);  // 返回错误状态
8.     }
9.     return make_pair(a / b, true);  // 返回结果和成功状态
10. }
12. int main() {
13.     auto result = divide(10, 2);
14.     if (result.second) {
15.         cout << "Result: " << result.first << endl;
16.     } else {
17.         cout << "Error: Division by zero" << endl;
18.     }
19.     return 0;
20. }

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输出：

1. Result: 5

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3.4 作为容器元素

pair可以作为容器的元素，例如vector<pair<int, int>>，用于存储一组相关联的值。

1. #include <iostream>
2. #include <vector>
3. #include <utility>
4. using namespace std;
6. int main() {
7.     vector<pair<int, int>> vec;
8.     vec.push_back(make_pair(1, 10));
9.     vec.push_back(make_pair(2, 20));
11.     for (const auto& p : vec) {
12.         cout << "First: " << p.first << ", Second: " << p.second << endl;
13.     }
14.     return 0;
15. }
17. //First: 1, Second: 10
18. //First: 2, Second: 20

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4. pair 的比较规则

pair 按 字典序 进行比较：pair支持比较操纵（==, !=, <, <=, >, >=）。

• 先比较 first，小者优先。
  
• 若 first 相等，则比较 second。
  

示例：

1. pair<int, int> a = {1, 5};
2. pair<int, int> b = {1, 3};
3. if (a > b) {
4.     cout << "a 更大" << endl;
5. } else {
6.     cout << "b 更大" << endl;
7. }

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输出：

1. a 更大

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5. pair 与 tuple 的区别

特性pairtuple元素个数2恣意个访问方式.first .secondget<n>(tuple)适用场景键值对、映射关系多个不同类型的数据    使用 tuple
  tuple 是 C++ 标准库中的一个模板类，可以存储多个元素（数量不限）。它的用法雷同于pair，但可以容纳更多的元素。

1. #include <iostream>
2. #include <tuple> // 包含 std::tuple 的头文件
3. using namespace std;
5. int main() {
6.     // 创建一个包含 3 个元素的 tuple
7.     tuple<int, string, double> t1(1, "Apple", 3.14);
9.     // 访问 tuple 的元素
10.     cout << "ID: " << get<0>(t1) << ", Name: " << get<1>(t1) << ", Price: " << get<2>(t1) << endl;
12.     return 0;
13. }

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  如果你需要存储多个键值对，可以使用 map 或 unordered_map。 

1. #include <iostream>
2. #include <map>
3. using namespace std;
5. int main() {
6.     // 创建一个 map，存储多个键值对
7.     map<int, string> fruitMap = {
8.         {1, "Apple"},
9.         {2, "Banana"},
10.         {3, "Cherry"}
11.     };
13.     // 插入新的键值对
14.     fruitMap.insert(make_pair(4, "Durian"));
16.     // 输出所有键值对
17.     for (const auto& entry : fruitMap) {
18.         cout << "Key: " << entry.first << ", Value: " << entry.second << endl;
19.     }
21.     return 0;
22. }

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6. 总结

pair 是 C++ STL 中 存储两个相关值的简单工具，可广泛用于 映射、排序、返回多个值 等场景。掌握 pair 及其 STL 结合使用方式，可以提高代码的 简便性 和 可读性！
   pair最常见的用途是存储键值对。例如，在map和unordered_map中，每个元素都是一个pair，此中first是键，second是值。

1. #include <iostream>
2. #include <map>
3. using namespace std;
5. int main() {
6.     map<int, string> myMap;
7.     myMap.insert(make_pair(1, "Apple"));
8.     myMap.insert(make_pair(2, "Banana"));
10.     for (const auto& p : myMap) {
11.         cout << "Key: " << p.first << ", Value: " << p.second << endl;
12.     }
13.     return 0;
14. }

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1. Key: 1, Value: Apple
2. Key: 2, Value: Banana

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