C++中Pairs Map上的lower_bound()和upper_bound()的实现

在C++中，std::map是一种关联式容器，其底层使用红黑树实现。红黑树是一种自平衡的二叉查找树，由于其平衡性能，导致在map的查找中效率非常高。

对于一个map对象，lower_bound()和upper_bound()是两种非常实用的成员函数。这两个函数都需要一个查找参数key，lower_bound()返回第一个大于或等于key的元素的迭代器，upper_bound()返回第一个大于key的元素的迭代器。

接下来我们将简要介绍C++中Pairs Map上的lower_bound()和upper_bound()的实现。

实现思路

C++中的map对象是基于Red-Black树实现的。因此，在实现lower_bound()和upper_bound()之前，我们需要了解Red-Black树的一些基本知识。

具体实现步骤如下：

1. 定义一个指向根节点的指针root。
2. 从根节点开始，沿着树向下遍历，直到找到第一个大于或等于key的节点，记录此节点为curNode。
3. 如果curNode的值等于key，则直接返回curNode。
4. 如果curNode的值小于key，则遍历curNode的右子树，寻找满足条件的节点。
5. 如果curNode的值大于key，则遍历curNode的左子树，寻找满足条件的节点。
6. 如果遍历到了叶子节点，返回null。

实现lower_bound()和upper_bound()的过程十分相似，唯一不同的是当curNode的值小于key时，需要递归遍历右子树找到upper_bound()，而不是递归遍历左子树。

代码实现

#include<map>
#include<iostream>

int main(){
    std::map<int, std::string>mp;
    mp[1] = "one";
    mp.insert(std::make_pair(2, "two"));
    mp[3] = "three";
    mp[4] = "four";
    mp[5] = "five";

    //lower_bound()实现
    std::map<int, std::string>::iterator it1;
    it1 = mp.lower_bound(3);
    if (it1 != mp.end()) {
        std::cout << "key: " << it1->first << " value: " << it1->second << std::endl;
    }
    else {
        std::cout << "not found" << std::endl;
    }

    //upper_bound()实现
    std::map<int, std::string>::iterator it2;
    it2 = mp.upper_bound(3);
    if (it2 != mp.end()) {
        std::cout << "key: " << it2->first << " value: " << it2->second << std::endl;
    }
    else {
        std::cout << "not found" << std::endl;
    }

    return 0;
}

上述代码中，我们首先定义了一个map对象mp，并向其中添加了一些元素。然后，我们使用lower_bound()函数在mp中查找键为3的元素。如果找到，则输出该元素的键和值，否则输出“not found”。同时，我们使用upper_bound()函数在mp中查找大于3的元素。同样，如果找到，则输出该元素的键和值，否则输出“not found”。

总结

本文简单介绍了C++中Pairs Map上的lower_bound()和upper_bound()的实现。通过了解Red-Black树的基本原理，我们可以实现这两个函数，并在实际开发中应用它们。