C++ map 容器详解：高效键值对映射的使用与原理

在 C++ 标准模板库（STL）中，map 是一种基于红黑树实现的关联容器，用于存储唯一的键值对（key-value pairs），并自动按键排序。它非常适合需要快速查找、插入和删除操作的场景，时间复杂度为 O(log n)。

map 的核心特性包括：键唯一、自动排序、支持双向迭代。其底层通常采用自平衡二叉搜索树（如红黑树），确保操作效率稳定。以下是一个基本使用示例：

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>

int main() {
    // 声明一个 map，键为 string，值为 int
    std::map<std::string, int> scores;

    // 插入键值对（方式一）
    scores["Alice"] = 95;
    scores["Bob"]   = 88;

    // 插入键值对（方式二，使用 insert）
    scores.insert(std::make_pair("Charlie", 92));

    // 遍历 map（自动按键升序排列）
    for (const auto& pair : scores) {
        std::cout << pair.first << ": " << pair.second << "\n";
    }

    return 0;
}

需要注意的是，map 中的键不可重复。若尝试插入已存在的键，新值不会覆盖旧值（使用 operator[] 除外）。例如，scores["Alice"] = 100; 会更新 Alice 的分数，而 insert 则会忽略重复键。

若需允许重复键，应使用 std::multimap。此外，C++11 引入了 std::unordered_map，它基于哈希表实现，平均时间复杂度为 O(1)，但不保证元素顺序。选择 map 还是 unordered_map，应根据是否需要有序性及性能需求权衡。

访问不存在的键时，operator[] 会自动创建该键并初始化值（如 int 初始化为 0），这可能导致意外插入。若仅需查询，建议使用 find() 方法：

auto it = scores.find("David");
if (it != scores.end()) {
    std::cout << "Found: " << it->second << "\n";
} else {
    std::cout << "David not found.\n";
}

总结：C++ map 是处理有序键值映射的强大工具，适用于需要稳定对数时间复杂度和自动排序的场景。合理使用 insert、find 和 operator[]，可避免常见陷阱，提升代码健壮性与效率。