std : : map

一.map、set是怎么实现的，红黑树是怎么能够同时实现这两种容器？ 为什么使用红黑树？

1. 他们的底层都是以红黑树的结构实现，因此插入删除等操作都在O(logn)时间内完成，因此可以完成高效的插入删除；

2. 在这里我们定义了一个模版参数，如果它是key那么它就是set，如果它是map，那么它就是map；底层是红黑树，实现map的红黑树的节点数据类型是key+value，而实现set的节点数据类型是value

3. 因为map和set要求是自动排序的，红黑树能够实现这一功能，而且时间复杂度比较低。

二.map插入方式有哪几种？

1.用insert函数插入pair数据

mapStudent.insert(pair<int, string>(1, "student_one")); 

2.用insert函数插入value_type数据

mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (1, "student_one"));

3.在insert函数中使用make_pair()函数

mapStudent.insert(make_pair(1, "student_one")); 

4.用数组方式插入数据

mapStudent[1] = "student_one"; 

三.map为什么没有reserve？

std::map 是 C++ 标准模板库（STL）中的关联容器之一，它使用红黑树来实现键值对的有序存储。在 std::map 中，元素会按照键的自然顺序进行排序，并且不能重复。

std::map 没有提供 reserve() 方法的原因是，与其它容器（如 std::vector、std::unordered_map 等）不同，std::map 的内部数据结构是基于红黑树实现的，它并没有连续分配内存的需求。因此，在创建一个空的 std::map 时，并不需要保留一定的容量。

reserve() 方法通常用于容器预先分配一定的存储空间。而对于 std::map 来说，由于其内部的红黑树结构不需要连续的存储空间，因此不存在重新分配和拷贝的问题，也就没有必要提供 reserve() 方法。

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如果你想在创建 std::map 时指定初始大小，可以通过传递一个已有容器作为构造函数的参数来实现：

std::map<Key, Value> myMap(existingContainer.begin(), existingContainer.end());

总之，std::map 不提供 reserve() 方法是因为其内部数据结构的特点决定了它不需要连续的存储空间，因此不需要在创建时保留一定的容量。

四.map什么时候迭代器失效？

1.插入元素：如果在迭代过程中向std::map中插入新的键值对，则所有之前的迭代器都会失效，因为插入操作可能导致内部数据结构重新组织，改变树的结构。

std::map<int, std::string> myMap;
std::map<int, std::string>::iterator it = myMap.begin();

myMap[1] = "One"; // 这里插入新元素
// 现在迭代器 it 可能已经失效

2.删除元素：如果在迭代过程中删除了元素，则指向被删除元素的迭代器也会失效。

std::map<int, std::string> myMap;
myMap[1] = "One";
myMap[2] = "Two";
std::map<int, std::string>::iterator it = myMap.begin();

myMap.erase(1); // 删除元素
// 现在迭代器 it 可能已经失效

3.改变键的值：如果在迭代过程中修改了std::map中已存在的键的值，迭代器通常会保持有效，因为它们仍然指向相同的键，但是请小心，这可能会改变键的排序位置。

std::map<int, std::string> myMap;
myMap[1] = "One";
std::map<int, std::string>::iterator it = myMap.begin();

it->second = "NewOne"; // 修改键值
// 迭代器 it 仍然有效，但排序位置可能已经改变

五.STL中map、set、unordered_set、unordered_map的区别和应用场景

map

        map支持键值的自动排序，底层机制是红黑树，红黑树的查询和维护时间复杂度均为 O(logn) ，但是占用空间比较大，因为每个节点都要保持父节点、孩子节点及颜色信息。

set

        set与map类似，set的底层实现通常也是红黑树。set是一种特殊的Map，只有键没有值。

unordered_map 

        unordered_map是C++ 11 新添加的容器，底层机制是哈希表，通过hash函数计算元素位置，其查询时间复杂度为 O(1) ，维护时间与 buclet 桶所维护的 list 长度有固安，但是建立 hash 表耗时较大。

unordered_set

        unordered_set与unordered_map 类似，unordered_set的底层实现通常也是哈希表。unordered_set 是一种特殊的unordered_map，只有键没有值。

从底层机制和特点可以看出：map适用于有序数据的应用场景，unordered_map适用于高效查询的应用场景。