C++：set和map的使用

目录
序列式容器和关联式容器
set
set类的介绍
构造和迭代器
增删查
insert
find和erase
erase迭代器失效
lower_bound与upper_bound
multiset和set的区别
map
map类的介绍
pair类型介绍
构造和迭代器
增删查
map数据修改：重载operator[]
multimap和map的区别

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序列式容器和关联式容器

一样平常来说，像string、vector、list、deque、forward_list等容器，这些容器的底层逻辑机构为线性序列的数据结构，所以这些容器也叫做序列式容器，序列式容器两个位置存储的值之间一样平常没有精密的关联关系，如若将其互换，依旧是序列式容器。序列式容器中的元素是按他们在容器中的存储位置保存和访问的。
与之相反，关联式容器逻辑结构通常是非线性的，两个位置有精密的关联关系，不答应互换，因为会破坏存储结构。关联式容器中的元素是按照关键字来保存和访问的。
关联式容器有map/set系列和unordered_set/unordered_map系列。map和set的底层是红黑树（二叉搜索树），set是key搜索场景的结构，map是key/value搜索场景的结构。
set

set类的介绍

1. template < class T,                    // set::key_type/value_type
2.                class Compare = less<T>,    // set::key_compare/value_compare
3.                class Alloc = allocator<T>  // set::allocator_type 空间配置器
4.            > class set;

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说明：
1.T就是set底层关键字key的类型。
2。set默认支持（不传参）是小于比力，假如有需求，可更改传入的仿函数。
3.set底层存储数据的内存是从空间配置器申请的，假如有特别需要可以本身实现内存池传入。
4.一样平常而言，我们只需传入第一个参数，后两个参数不需要手动传。
5.set的底层是红黑树，增删查的效率是O(logN)，迭代且走的是树的中序遍历，得到的结果是有序的。

1. template < class T,                    // set::key_type/value_type
2.                class Compare = less<T>,    // set::key_compare/value_compare
3.                class Alloc = allocator<T>  // set::allocator_type 空间配置器
4.            > class set;
5.            //1.单个数据插入，如果已经存在则插入失败
6. pair<iterator, bool> insert(const value_type& val);
8. //2.列表插入，已经在容器中存在的值不会插入
9. void insert(initializer_list<value_type> il);
11. //3.迭代器区间插入，已经在容器中存在的值不会插入
12. template <class InputIterator>
13. void insert(InputIterator first, InputIterator last);
14. //查找val，返回val所在的迭代器，没有找到返回end() iterator find(const value_type& val);//查找val，返回Val的个数 size_type count(const value_type& val) const;//1.删除一个迭代器位置的值 iterator erase(const_iterator position);//2.删除val，val不存在返回0，存在返回1 size_type erase(const value_type& val);//3.删除一段迭代器区间的值 iterator erase(const_iterator first, const_iterator last);//返回大于等于val位置的迭代器 iterator lower_bound(const value_type& val) const;//返回大于val位置的迭代器 iterator upper_bound(const value_type& val) const;

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set是key结构, map才是key/value结构, 这里的key_type和value_type是为了保持与map一致，所以才有了value_type，在set中其实就是key，固然key_type也是key。
构造和迭代器

 1.set的构造有无参默认构造、迭代器区间构造、拷贝构造和列表构造。
2.set的迭代器是双向迭代器，支持正向和反向遍历，但要注意的是，无法通过迭代器修改数据，如许会破坏搜索树的结构。

1. void test_set1()
2. {
3.         vector<int> v({1,5,4,2,3,6,7,8,9});
4.        
5.         set<int> s1;                          //无参认构造
6.         set<int> s2(v.begin(), v.end());      //迭代器区间构造
7.         set<int> s3(s2);                      //拷贝构造
8.         set<int> s = { 1,5,4,2,3,6,7,8,9 };   //列表初始化构造
11.         //1.正向迭代器
12.         for (auto e : s2)
13.         {
14.                 cout << e << " ";
15.         }
16.         cout << endl;
18.        
19.         //set<int>::iterator it = s2.begin();
20.         auto it = s2.begin();
21.         while (it != s2.end())
22.         {
23.                 cout << *it << " ";
24.                 ++it;
25.         }
26.         cout << endl;
29.         //2.set是双向迭代器迭代器支持++/--，但是不是随机迭代器不支持+/-
30.         it = --s2.end();
31.         auto end = --s2.begin();
32.         while (it != end)
33.         {
34.                 cout << *it << " ";
35.                 --it;
36.         }
37.         cout << endl;
39.         //3.反向迭代器
40.         //auto rit = s2.rbegin();
41.         set<int>::reverse_iterator rit = s2.rbegin();
42.         while (rit != s2.rend())
43.         {
44.                 cout << *rit << " ";
45.                 ++rit;       
46.         }
47.         cout << endl;
49. }

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增删查

set支持增删查，但不支持修改，会破坏红黑树的结构。
set不支持插入雷同的数据，但是multiset支持插入雷同的数据。
insert

1. //1.单个数据插入，如果已经存在则插入失败
2. pair<iterator, bool> insert(const value_type& val);
4. //2.列表插入，已经在容器中存在的值不会插入
5. void insert(initializer_list<value_type> il);
7. //3.迭代器区间插入，已经在容器中存在的值不会插入
8. template <class InputIterator>
9. void insert(InputIterator first, InputIterator last);

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删除具体的值返回size_type而不是bool是为了与multiset保持一致，multiset含有重复数据（比方：multiset中有3个5，若要删除5，则返回值就是3） 

1. void test_set2()
2. {
3.         vector<int> v({ 7,6,8 });
5.         //1.单个数据插入，如果已经存在则插入失败
6.         set<int> s1;
7.         s1.insert(3);
8.         s1.insert(3);
9.         s1.insert(1);
10.         s1.insert(2);
12.         //2.插入列表，同理如果已经存在则该数据插入失败
13.         s1.insert({ 4, 6, 5, 4 });
15.         //3.插入迭代器区间
16.         s1.insert(v.begin(), v.end());
19.         set<int> s2;
20.         s2.insert(3);
21.         s2.insert(2);
22.         s2.insert(1);
23.         s2.insert(5);
24.         s2.insert(4);
25.         s2.insert(5);
27.         set<int>::iterator it = s2.begin();
28.         while (it != s2.end())
29.         {
30.                 cout << *it << " "; //输出1 2 3 4 5
31.                 ++it;
32.         }
33.         cout << endl;
36.         //单参数支持隐式类型转换：构造tmp+用tmp拷贝构造strs1——>优化为直接构造strs1
37.         set<string> strs1 = { "white", "blue", "black" };
39.         //调用默认构造
40.         set<string> strs2({ "white", "blue", "black" });
42.         //遍历strs1比较ascll码大小顺序遍历的
43.         for (auto& e : strs1)
44.         {
45.                 cout << e << " ";
47.         }
48.         cout << endl;
49. }

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find和erase

find在算法库也有，实用于各种容器，时间复杂度为O(n)。

1. auto pos1 = find(s.begin(), s.end(), x);

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set本身的find是利用二叉搜树进行查找，时间复杂度 O(logN)

1. auto pos2 = s.find(x);

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1. //1.删除一个迭代器位置的值
2. iterator erase (const_iterator position);
4. //2.删除val，val不存在返回0，存在返回1
5. size_type erase (const value_type& val);
7. //3.删除⼀段迭代器区间的值
8. iterator erase (const_iterator first, const_iterator last);
11. //查找val，返回val所在的迭代器，没有找到返回end()
12. iterator find (const value_type& val);
14. //查找val，返回Val的个数
15. size_type count (const value_type& val) const;

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1. void test_set3()
2. {
3.         set<int> s = { 3, 2, 1, 5, 6, 7, 8, 9 , 11, 13, 12, 15, 14};
5.         //1.迭代器删除最小值
6.         s.erase(s.begin());
8.         //2.删除具体的值val：底层就是find+迭代器删除
9.         int x;
10.         cin >> x;
11.         int num = s.erase(x);
12.         if(num)
13.             cout << x << "删除成功！" << endl;
14.         else
15.                 cout << x << "不存在！" << endl;
17.         //3.删除一段迭代器区间的值，注意是左闭右开区间
18.         auto first = s.find(5);
19.         auto last = s.find(7);
20.         s.erase(first, last);
21.         for (auto e : s)
22.                 cout << e << " ";
23.         cout << endl;
25.         //find+迭代器删除
26.         int y;
27.         cin >> y;
28.         //找到返回该值的迭代器，找不到返回s.end()
29.         auto pos = s.find(y);
30.         if (pos != s.end())
31.                 s.erase(pos);
32.         else
33.                 cout << y << "不存在！" << endl;
35.         //利用count间接实现快速查找
36.         int z;
37.         cin >> z;
38.         if(s.count(z))
39.                 cout << z << "存在！" << endl;
40.         else
41.                 cout << z << "不存在！" << endl;
42. }

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erase迭代器失效

1. void test_set4()
2. {
3.         set<int> s = { 1, 3, 4 ,6, 5, 2 };
4.         auto pos = s.find(4);
5.         //pos位置的迭代器失效
6.         //s.erase(pos);
7.         //cout << *pos << endl; //强行访问导致程序崩溃
8.        
9.         //正确做法，erase会返回删除元素的下一个元素，更新pos
10.         pos = s.erase(pos);
11.         //4的下一个元素是5
12.         cout << *pos << endl;
14.         //注意，若查找的是6的话，那么删除6后迭代器pos就变成了s.end()，此时访问程序崩溃
16. }

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lower_bound与upper_bound

1. //返回大于等于val位置的迭代器：按照搜索树的规则找
2. iterator lower_bound(const value_type& val) const;
4. //返回大于val位置的迭代器：按照搜索树的规则找
5. iterator upper_bound(const value_type& val) const;

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1. void test_set5()
2. {
3.         set<int> s1;
4.         for (int i = 1; i < 10; i++)
5.         {
6.                 s1.insert(i * 10); //10 20 30 40 50 60 70 80 90
7.         }
8.         set<int> s2(s1);
9.         cout << endl;
11.         //要求：删除[30, 60]区间的值
13.         //1.erase的迭代器区间删除左闭右开：[)
15.         auto first = s1.find(30);
16.         auto last = s1.find(70);
17.         s1.erase(first, last);
18.         for (auto e : s1)
19.         {
20.                 cout << e << " "; //10 20 70 80 90
21.         }
22.         cout << endl;
24.         //要求：删除[25, 55]区间的值,那就要找到30 60位置的迭代器，但上面的方法无效，因为find查找不到，返回的是s.end()迭代器
26.         //此时需要用到lower_bound和upper_bound
28.         auto itlow = s2.lower_bound(25); //返回 >= 25的迭代器：就是30位置的迭代器
29.         auto itup = s2.upper_bound(55);  //返回 > 55的迭代器：就是60位置的迭代器
30.         s2.erase(itlow, itup);
31.         for (auto e : s2)
32.         {
33.                 cout << e << " "; //10 20 60 70 80 90
34.         }
35.         cout << endl;
36.        
37. }

复制代码

multiset和set的区别

multiset与set的使用基本类似，紧张区别在于multiset支持冗余插入，那么insert/find/count/erase就会有所区别。

1. void test_set6()
2. {
3.         //相比set不同的是，multiset是排序，但是不去重
4.         multiset<int> mulset = { 4,2,7,2,4,8,4,5,4,9 };
5.         auto it = mulset.begin();
6.         while (it != mulset.end())
7.         {
8.                 cout << *it << " "; //输出：2 2 4 4 4 4 5 7 8 9
9.                 ++it;
10.         }
11.         cout << endl;
13.         //x可能会存在多个，find查找中序的第一个
14.         int x;
15.         cin >> x;
16.         auto pos = mulset.find(x);
17.         while (pos != mulset.end() && *pos == x)
18.         {
19.                 cout << *pos << " ";
20.                 ++pos;
21.         }
22.         cout << endl;
24.         //count会返回x的实际个数
25.         cout << mulset.count(x) << endl;
27.         //erase给值时会删除所有的x
28.         mulset.erase(x);
29.         for (auto e : mulset)
30.         {
31.                 cout << e << " ";
32.         }
33.         cout << endl;
34.        
35. }

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map

map类的介绍

1. template < class Key,                                     // map::key_type
2.            class T,                                       // map::mapped_type
3.            class Compare = less<Key>,                     // map::key_compare
4.            class Alloc = allocator<pair<const Key,T> >    // map::allocator_type
5.            > class map;

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1.Key就是map底层关键字声明，T就是map底层value的类型。
2.map默认要求Key支持小于比力，如若需要，可以手动传仿函数。
3.map底层存储数据的内存是从空间配置器申请的。
4。map底层也是红黑树，增删查改的效率是O(logN) ，注意，这里的改指的是修改Value，Key是不能修改的。
pair类型介绍

1. template <class T1, class T2>
2. struct pair
3. {
4.         T1 first;
5.         T2 second;
7.         //无参默认构造
8.         pair()
9.                 :first(T1())
10.                 ,second(T2())
11.         {}
13.         pair(const T1& a, const T2& b)
14.                 :first(a)
15.                 ,second(b)
16.         {}
18.         //拷贝构造
19.         template<class U, class V>
20.         pair(const pair<U, V>& pr)
21.                 :first(pr.first)
22.                 ,second(pr.second);
23.         {}
24. };
26. //创建pair对象
27. template <class T1, class T2>
28. inline ::pair<T1, T2> make_pair(T1 x, T2 y)
29. {
30.         return pair<T1, T2>(x, y);
31. }

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1. Member types
2. key_type        ->  The first template parameter (Key)       
3. mapped_type        ->  The second template parameter (T)       
4. value_type        ->  pair<const key_type,mapped_type>

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map是key/value搜索场景的结构，key_type就是key，而mapped_type就是value，而value_type才是pair。
构造和迭代器

1.mapt的构造有无参默认构造、迭代器区间构造、拷贝构造和列表构造。
2.map支持正向和反向迭代，遍历默认是升序。

1. //empty (1) 无参默认构造
2. explicit map(const key_compare& comp = key_compare(),
3.                  const allocator_type& alloc = allocator_type());
5. //range (2) 迭代器区间构造
6. template <class InputIterator>
7. map(InputIterator first, InputIterator last,
8.         const key_compare& comp = key_compare(),
9.         const allocator_type & = allocator_type());
11. //copy (3) 拷贝构造
12. map(const map& x);
14. //initializer list (4) initializer 列表构造
15. map(initializer_list<value_type> il,
16.         const key_compare& comp = key_compare(),
17.         const allocator_type& alloc = allocator_type());
20. //迭代器是一个双向迭代器
21. iterator->a bidirectional iterator to const value_type
23. //正向迭代器
24. iterator begin();
25. iterator end();
27. //反向迭代器
28. reverse_iterator rbegin();
29. reverse_iterator rend();

复制代码

1. void test_map1()
2. {
3.         //无参默认构造
4.         map<int, int> m1;
6.         //迭代器区间构造
7.         vector<pair<int, int>> v = { {1,1}, {2, 2}, {3, 3} };
8.         map<int, int> m2(v.begin(), v.end());
10.         //拷贝构造
11.         map<int, int> m3(m2);
13.         //列表初始化构造
14.         map<int, int> m4 = { {1,1}, {2, 2}, {3, 3}, { 4, 4} };
16.         //1.正向迭代器
17.         //map<int, int>::iterator it = m4.begin();
18.         auto it = m4.begin();
19.         while (it != m4.end())
20.         {
21.                 cout << it->first << " " << it->second << endl;
22.                 ++it;
23.         }
24.         cout << endl;
26.         //2.反向迭代器
27.         auto rit = m4.rbegin();
28.         while (rit != m4.rend())
29.         {
30.                 cout << rit->first << " " << rit->second << endl; //输出：1 2 1 2
31.                 ++rit;
32.         }
33.         cout << endl;
34. }

复制代码

增删查

1. Member types
2. key_type        ->  The first template parameter (Key)        //key
3. mapped_type        ->  The second template parameter (T)        //value
4. value_type        ->  pair<const key_type,mapped_type>    //pair
6. //单个数据插入，如果已经key存在则插入失败，key存在相等value不相等也会插入失败
7. pair<iterator, bool> insert(const value_type& val);
9. //列表插入，已经在容器中存在的值不会插入
10. void insert(initializer_list<value_type> il);
12. //迭代器区间插入，已经在容器中存在的值不会插入
13. template <class InputIterator>
14. void insert(InputIterator first, InputIterator last);
16. //查找k，返回k所在的迭代器，没有找到返回end()
17. iterator find(const key_type& k);
19. //查找k，返回k的个数
20. size_type count(const key_type& k) const;
22. //删除一个迭代器位置的值
23. iterator erase(const_iterator position);
25. //删除k，k存在返回0，存在返回1
26. size_type erase(const key_type& k);
28. //删除一段迭代器区间的值
29. iterator erase(const_iterator first, const_iterator last);
31. //返回大于等于k位置的迭代器
32. iterator lower_bound(const key_type& k);
34. //返回大于k位置的迭代器
35. const_iterator upper_bound(const key_type& k) const;

复制代码

1. void test_map2()
2. {
3.         map<string, string> dict;
5.         //插入有名对象
6.         pair<string, string> kv1("first", "第一");
7.         dict.insert(kv1);
9.         //插入匿名对象
10.         dict.insert(pair<string, string>("second", "第二"));
12.         //利用make_pair函数返回构造的pair对象，插入
13.         dict.insert(make_pair("third", "第三"));
15.         //C++11支持多参数隐式类型转换成pair对象，插入
16.         dict.insert({ "forth", "第四" });
18.         //"forth"已经存在，插入失败
19.         dict.insert({ "forth", "第四" });
21.         auto it = dict.begin();
22.         while (it != dict.end())
23.         {
24.                 cout << (*it).first << " " << (*it).second << endl;
25.                 //map的迭代基本都使用operator->，这里省略了一个->
26.                 //第一个->是迭代器运算符重载，返回pair*，第二个箭头是结构指针解引用取pair数据
27.                 cout << it->first << " " << it->second << endl;
28.                 ++it;
30.                 //it->first += 'x';   //key不支持修改
31.                 //it->second += 'x'; // value支持修改
32.         }
33.         cout << endl;
35.         for (auto& e : dict)
36.         {
37.                 cout << e.first << " " << e.second << endl;
38.         }
39.         cout << endl;
41.         string str;
42.         while (cin >> str)
43.         {
44.                 auto ret = dict.find(str);
45.                 if (ret != dict.end())
46.                 {
47.                         cout << "->" << ret->second << endl;
48.                 }
49.                 else
50.                 {
51.                         cout << "无此单词，请重新输入" << endl;
52.                 }
53.         }
55.         //erase与set中的erase一模一样，就不做演示了
56. }

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关于insert这个函数，它返回的是一个pair，但这pair不是map里的pair，insert返回的pair的key是map的迭代器，value是一个bool值。当你插入一个{key，value}的时候，假如插入乐成，返回的pair的迭代器是指向新节点的，bool值为真；当插入雷同值的时候，也就是插入失败的时候，返回的pair的迭代器指向的是与插入{key，value}的key相称的节点，bool值为假。
所以这个insert既有插入的功能也有查找的功能。
map数据修改：重载operator[]

map支持修改value，既可以通过迭代器实现，也可以通过operator[]实现的。
注意从内部实现角度，map这理把我们传统说的value值，给的是T类型，typedef为mapped_type。而value_type是红黑树结点中存储的pair键值对值。一样平常使用我们还是风俗将这里的T映射值叫做value。

1. Member types
2. key_type     ->  The first template parameter (Key)
3. mapped_type  ->  The second template parameter (T)
4. value_type   ->  pair<const key_type,mapped_type>

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1. //查找k，返回k所在的迭代器，没有找到返回end()，如果找到了通过iterator可以修改key对应的mapped_type(value)值
2. iterator find(const key_type& k);
4. //insert插入一个pair<key, T>对象
5. //1.如果key已经在map中，插入失败，则返回一个pair<iterator,bool>对象，
6. //返回pair对象first是key所在结点的迭代器，second是false
8. //2.如果key不在map中，插入成功，则返回一个pair<iterator,bool>对象，
9. //返回pair对象first是新插入key所在结点的迭代器，second是true
11. //也就是说无论插入成功还是失败，返回pair<iterator,bool>对象的first都会指向key所在的迭代器
12. //那么也就意味着insert插入失败时充当了查找的功能，正是因为这一点，insert可以用来实现operator[]
15. //需要注意的是这里有两个pair，不要混淆了，
16. //一个是map底层红黑树节点中存的pair<key, T>，
17. //另一个是insert返回值pair<iterator, bool>
18. pair<iterator, bool> insert(const value_type& val);
19. mapped_type& operator[] (const key_type& k);
22. //operator的内部实现
23. mapped_type& operator[] (const key_type& k)
24. {
25.         //1.如果key不在map中，insert会插入key和mapped_type(value)的默认值，同时[]返回结点pair<iterator,bool>中存储
26.         //中的迭代器中存储的mapped_type(value)值的引用，那么我们可以通过引用修改返映射值。所以[]具备了插入 + 修改功能
27.        
28.         //2.如果k在map中，insert会插入失败，但是insert返回pair对象的first是指向与key值相同的结点的
29.         //迭代器，同时[]返回结点中存储mapped_type(value)值的引用，所以[]具备了查找 + 修改的功能
31.         pair<iterator, bool> ret = insert({ k, mapped_type() });
32.         iterator it = ret.first;
34.         return it->second;
35. }

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1. void test_map3()
2. {
3.         map<string, string> dict;
5.         dict.insert({ "sort", "排序" });
7.         //insert不存在：插入{"insert", string()}
8.         dict["insert"];
10.         //left不存在：插入+修改
11.         dict["left"] = "左边";
13.         //left存在：修改 将"左边"修改为"左边、剩余"
14.         dict["left"] = "左边、剩余";
16.         //left存在：查找,确认left在才能这么用，否则就是插入了
17.         //输出：左边、剩余
18.         cout << dict["left"] << endl;
20.         //right不存在：插入
21.         //输出：什么都没有
22.         cout << dict["right"] << endl;
24. }

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1. void test_map4()
2. {
3.         //统计水果出现的次数
4.         string arr[] = { "苹果", "西瓜", "苹果", "西瓜", "苹果", "苹果", "西瓜",
5.                                          "苹果", "香蕉", "苹果", "香蕉" };
7.         map<string, int> cntMap;
10.         //利用find和iterator修改功能，统计水果出现的次数
11.         for (const auto& str : arr)
12.         {
13.                 //先查找水果在不在map中
14.                 //1、不在，说明水果第一次出现，则插入{水果, 1}
15.                 //2、在，则查找到的节点中水果对应的次数++
16.                 auto ret = cntMap.find(str);
17.                 if (ret == cntMap.end())
18.                         cntMap.insert({ str, 1 });
19.                 else
20.                         ret->second++;
21.         }
23.         //利用[]插入+修改功能，巧妙实现统计水果出现的次数
24.         for (auto& str : arr)
25.         {
26.                 //先查找水果在不在map中
27.                 //1、不在，说明水果第一次出现，则插入{水果, 1}
28.                 //2、在，则查找到的节点中水果对应的次数++
29.                 cntMap[str]++;
30.         }
32.         for (auto& e : cntMap)
33.         {
34.                 //输出苹果:6
35.             //    西瓜:3
36.                 //    香蕉 : 2
37.                 cout << e.first << ":" << e.second << endl;
38.         }
39. }

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multimap和map的区别

multimap和map的使用基本完全类似，紧张区别点在于multimap支持关键值key冗余，而insert/find/count/erase也是key冗余有所差异，这里跟set和multiset完全一样，比如find时，有多个key，返回中序第一个。
其次就是multimap不支持[]，因为支持key冗余，[]就只能支持插入了，不能支持修改（因为key有重复，所以不知道修改哪个value）。

1. int main()
2. {
3.         multimap<string, string> dict;
5.         //插入一定成功
6.         dict.insert({ "sort", "排序" });
7.         dict.insert({ "sort", "排序1" });
8.         dict.insert({ "sort", "排序2" });
9.         dict.insert({ "sort", "排序3" });
10.         dict.insert({ "sort", "排序" });
11.         dict.insert({ "string", "字符串" });
13.         //将sort全部删除
14.         dict.erase("sort");
16.         return 0;
17. }

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拜拜，下期再见