set集合容器使用一種紅黑樹（Red-Black Tree）的平衡二叉檢索樹的數據結構，來組織泛華的元素數據。元素數據的檢索，使用二叉檢索樹得中序遍歷算法，檢索的效率高于vector、deque和list等容器。

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紅黑樹的節點結構：

　　color??? left?? parent?? right?? data?? （顏色? 左指針? 父指針? 右指針? 數據域）

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紅黑樹在二叉檢索樹基礎上做的補充定義：（不要求子節點必須是黑色）

1、根節點是黑色

2、其他節點是紅色或者黑色

3、每個紅色節點的左右節點必須是黑色

4、每條從葉子節點到根節點的路經，都包含相同數目的黑色節點。

注：由性質3，紅黑樹的任何路經都不會出現兩個相鄰的紅色節點；由性質4，紅黑樹的所有從根節點到葉子結點的路徑中，最長路經不會超過最短路徑的2倍。

如圖，為了提供end函數返回的迭代器，在紅黑樹的結構上增設了一個頭結點，該頭結點的位置就是end函數的返回值，即最后一個原色的下一位置。頭結點的left指針指向紅黑樹的最左節點（即鍵值最小的節點），right指向指針的最右節點（鍵值最大的節點），parent指針指向紅黑樹的根節點。頭結點為紅色。

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建樹過程：一般是每次插入一個新節點（黑色根節點除外），都著色為紅色。然后，再檢查紅黑樹的定義規則是否被破壞，否則要進行子樹的左右旋轉以作平衡處理。

插入節點：新節點必須先“著色”為紅色，因此，當父節點也是紅色節點時，所插入的新節點就會破壞原來的紅黑樹平衡。所以需要從當前插入位置開始上溯到根節點為止，檢查是否有父子節點連續出現紅色，如果是則進行相應的節點位置調整，使其節點“著色”滿足定義要求。

紅黑平衡調整函數（Rb_tree_rebalance）：

1、當父節點和叔父節點都是紅色時，插入節點x，由于x必須是紅色，破壞了紅黑樹的定義要求。因此，可將父節點和叔父節點都改為黑色，祖父節點改為紅色，從而使x到其祖父節點符合紅黑樹的定義。然后繼續在祖父節點處往上執行平衡函數循環處理，直至頭結點。

2、父節點紅色叔父節點黑色時，由于原紅黑樹平衡，所以祖父節點為黑色。此時，插入節點x，出現沖突。為此現將父節點改為紅色，而叔父節點改為紅色。但是仍不能滿足紅黑樹路徑黑節點數相同的要求，再將x右轉，即以x的祖父節點為軸右旋轉，從而將黑色節點數維持為原紅黑樹的平衡數目。

注：其中1、2又分為父節點為左子樹和右子樹? 兩種情況。

刪除節點：每刪除一個節點，也必須要考慮紅黑平衡。

注：其中的find函數找所有節點中>=k并且<=k的節點處。

set插入節點調用：insert_unique();

multiset插入調用：insert_equal();

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剛看完set數據集，馬上來到map映照容器。

map容器元素的數據結構：鍵值+映照數據

map的元素可通過pair封裝成一個結構對象，map容器要做的就是將這個pair對象插入到紅黑樹，完成一個元素的添加。同時，也要提供一個僅使用鍵值進行比較的函數對象，傳遞給紅黑樹。由此，可利用紅黑樹操作，將map元素數據插入到二叉樹中的正確位置，也可根據鍵值進行元素的刪除的檢索。

總結：map跟set的基礎數據結構一樣，只是在其上增長成為pair，而且map還定義了數組的“【】”操作符，不僅可用鍵值的方式訪問元素的映照數據，還可以用來添加map容器的元素。

multimap：多重映照容器。使用紅黑樹的insert_equal函數插入元素。允許元素鍵值的重復插入，使得數組操作符“【】”利用鍵值訪問失去意義，所以multimap并沒有定義數組方式的“【】”操作運算。

紅黑樹插入算法復雜度：查找復雜度：O(lgn)+修復復雜度（O(1)，O(lgn)）=O(lgn)；

紅黑樹刪除算法復雜度：查找復雜度：O(lgn)+修復復雜度（O(1)，O(lgn)）=O(lgn)；

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的STL_set集合容器+map映照容器的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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