STL MAP, STL SET 数据结构基础及优势分析

STL MAP, STL SET 是C++中非常重要的数据结构之一，它们提供了非常方便的操作接口，使得在C++中可以非常方便地实现对于有序和无序关联数据的存储和操作。本文通过列举一些基本的问题，以及对这些问题的解答，来讲解了STL关联容器内部的数据结构。并且最后探讨了关于UNIX/LINUX自带平衡二叉树库函数和map,set的选择问题，并对map,set的优势进行了分析。这对于希望深入学习STL和希望了解STL map等关联容器底层数据结构的朋友来说，具有一定的参考价值。 STL map和set的使用虽然并不复杂，但是很多地方并不容易理解。例如，为何map和set的插入删除效率比使用其他序列容器要高？为何每次insert之后，以前保存的iterator不会失效？为何map和set不能像vector一样有个reserve函数来预分配数据？当数据元素增多时，例如从10000个到20000个时，map和set的插入和搜索速度将会有怎样的变化？或许有一些人能够回答出这些问题的大概原因，但是要深入地理解，还需要了解STL的底层数据结构。 STL之所以得到广泛的赞誉，也被很多人使用，不仅是因为它提供了非常方便的数据结构和算法接口，更重要的是，它的底层实现非常高效。STL map和set的实现使用了平衡二叉树（红黑树）的数据结构，这使得它们能够在对数时间内完成插入、删除和搜索等操作。而其他序列容器，例如vector，它们的底层实现使用的是数组，因此在插入和删除等操作时需要进行元素的移动，效率不如map和set。至于为何map和set不能像vector一样有一个reserve函数来预分配数据，这是由于平衡二叉树的特性决定的，它们的插入和删除操作并不需要连续的内存空间，因此也就没有必要预分配连续的内存空间。 当数据元素增多时，map和set的插入和搜索速度也会有所变化。由于平衡二叉树的特性，它们的插入和搜索操作的时间复杂度是对数级别的，因此在数据量较大时，map和set的性能依然能够保持在一个较高的水平，这也是它们被广泛使用的原因之一。而对于insert操作之后，原来保存的iterator不会失效的原因，这是由于map和set的底层实现是使用平衡二叉树，插入操作并不会改变树的结构，因此原来保存的iterator依然有效。 总的来说，STL map和set作为C++中非常重要的数据结构之一，其内部的数据结构使用了平衡二叉树，使得它们具有了非常高效的插入、删除和搜索等操作。理解STL map和set的底层数据结构，对于提高C++程序的性能和效率，具有非常重要的意义。希望通过本文的介绍，能够帮助读者更好地理解STL map和set的内部实现，并能够更好地应用它们在实际的开发过程中。