C++容器：map与multimap的键值对操作

# 章节一：C 中的容器概述

## 1.1 容器在C 中的作用

在C 语言中，容器指的是可以存储和操作一组数据的结构。容器在程序开发中起着至关重要的作用，它们可以帮助我们更方便地组织和管理数据，提高程序的效率和可维护性。

## 1.2 各种容器类型的比较及选择

C 语言中常见的容器类型包括数组、链表、栈、队列、集合、字典等。不同的容器类型具有各自的特点和适用场景，我们需要根据实际需求来选择合适的容器类型。在选择容器类型时，需要考虑数据的存储方式、访问方式、性能需求以及对数据操作的复杂度等因素。
## 章节二：理解map容器

Map容器是一种关联式容器，使用键值对（key-value）的形式存储数据。它提供了快速的数据查找和访问能力，并且能够保持元素的插入顺序。在C++中，map容器是通过红黑树实现的，因此插入、查找和删除操作的时间复杂度都是O(log n)。

### 2.1 map容器的定义及特点

在C++中，可以使用`std::map`模板类来定义map容器。map容器的特点包括：
- 存储的数据以键值对的形式存在，每个键（key）唯一对应一个值（value）。
- 插入数据时会按照键的顺序自动进行排序，因此可以快速实现对数据的有序访问。
- 提供了丰富的操作方法，包括插入、删除、查找等。

### 2.2 map容器的基本操作和使用方法

在使用map容器时，首先需要包含相应的头文件，并定义合适的数据类型。然后可以通过各种成员函数对map容器进行操作，例如插入数据、访问数据、删除数据等。

下面是一个示例代码：

#include <iostream>
#include <map>

int main() {
    std::map<std::string, int> scoreMap; // 定义一个存储学生分数的map容器

    // 插入数据
    scoreMap["Alice"] = 95;
    scoreMap["Bob"] = 87;
    scoreMap["Cathy"] = 91;

    // 访问数据
    std::cout << "Bob's score is " << scoreMap["Bob"] << std::endl;

    // 删除数据
    scoreMap.erase("Cathy");

    return 0;
}

在上述示例中，我们首先定义了一个map容器`scoreMap`，并通过各种操作对其进行了插入、访问和删除数据的演示。

### 2.3 对map容器中键值对的插入、访问和删除操作

在实际操作中，可以使用`insert`、`at`、`erase`等成员函数对map容器中的键值对进行插入、访问和删除操作。需要注意的是，在进行访问操作时，如果键值不存在，会报错或返回默认值，因此建议使用`find`函数进行安全的访问操作。

以上是map容器的基本操作和使用方法，下一节将介绍针对map容器的高级操作。
### 章节三：针对map容器的高级操作

在本章节中，我们将深入探讨针对map容器的高级操作，包括键值对的排序、使用自定义比较函数进行排序以及多重索引的实现。

#### 3.1 map容器中键值对的排序

在实际开发中，我们经常需要对map容器中的键值对进行排序操作。C 中的map容器本身是基于红黑树实现的，因此它会根据键的大小自动进行排序。举个简单例子：

#include <iostream>
#include <map>

int main() {
    std::map<int, std::string> myMap;
    myMap[5] = "apple";
    myMap[2] = "banana";
    myMap[8] = "orange";
    myMap[1] = "grape";

    for (auto const& pair : myMap) {
        std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl;
    }

    return 0;
}

在上述代码中，map容器会自动按照键的大小进行排序输出。当然，我们也可以通过自定义比较函数来实现更灵活的排序。

#### 3.2 使用自定义比较函数进行排序

有时候，我们可能需要按照值而不是键来对map容器进行排序。这时，我们可以自定义比较函数，告诉map容器如何进行排序。下面我们演示一个根据值对map进行排序的例子：

#include <iostream>
#include <map>

struct CompareByValue {
    bool operator()(const std::pair<int, std::string>& a, const std::pair<int, std::string>& b) {
        return a.second < b.second;
    }
};

int main() {
    std::map<int, std::string> myMap;
    myMap[5] = "apple";
    myMap[2] = "banana";
    myMap[8] = "orange";
    myMap[1] = "grape";

    std::map<int, std::string, CompareByValue> sortedMap(myMap.begin(), myMap.end());
    
    for (auto const& pair : sortedMap) {
        std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl