C++の連想配列とは?std::mapを使ったキーと値の管理方法を解説

連想配列(マップ・辞書)とは

C++における連想配列(associative array)とは、添字(インデックス)に文字型・浮動小数点型・文字列型など、任意のデータ型を使用できる特殊な配列のことです。連想配列は「マップ(map)」や「辞書(dictionary)」とも呼ばれます。

通常の配列ではインデックスが0から始まる整数であるのに対し、連想配列ではインデックスのことを「キー(key)」と呼び、そのキーの位置に格納されたデータを「値(value)」と呼びます。つまり、連想配列は「キーと値のペア(key-value pair)」の集合として定義できます。

連想配列のイメージ

例として、バイクの車種とその最高速度を連想配列で表してみましょう。

車種     最高速度(km/h)
Ninja    290
S1000rr  310
Bullet   127
Duke     135
R1       286

この例では、車種名(string型)が「キー」、最高速度(int型)が「値」に相当します。

C++での実装例

C++では、標準ライブラリのstd::mapを使うことで、連想配列を簡単に実装できます。以下は、バイクの車種と最高速度をマップに格納し、一覧表示と特定キーへのアクセスを行うサンプルコードです。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main(){
    map<string, int> speed{ { "ninja", 290 },
    { "s1000rr", 310 }, { "bullet", 127 },
    { "Duke", 135 }, { "R1", 286 } };

    map<string, int>::iterator i;
    cout << "The topspeed of bikes are" << endl;
    for (i = speed.begin(); i != speed.end(); i++)
        cout << i->first << " " << i->second << endl;

    cout << endl;
    cout << "The top speed of bullet is " << speed["bullet"] << endl;
}

実行結果

The topspeed of bikes are
Duke     135
R1       286
Bullet   127
ninja    290
s1000rr  310

The top speed of bullet is 127

コードのポイント

• map<string, int> speed{...}:キーをstring型、値をint型とするマップを、初期化リストで一括生成しています。
• i->first / i->second:イテレータ経由で要素にアクセスします。firstがキー(車種名)、secondが値(最高速度)を指します。
• speed["bullet"]:添字演算子にキーを指定するだけで、対応する値へ直接アクセスできます。

注意点:キーは自動的にソートされる

実行結果を見ると、要素が挿入した順序ではなく、キーの辞書順(大文字→小文字)でソートされて表示されています。これはstd::mapが内部で赤黒木(平衡二分探索木)を使用し、常にキー順に要素を管理しているためです。ソートが不要で、より高速な平均アクセス時間を求める場合は、ハッシュテーブルベースのstd::unordered_mapを検討するとよいでしょう。