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【C++】set的使用

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🌈前言

本篇博客主要内容：STL库中set的介绍以及其用法的讲解。

set和map的底层结构是红黑树，而红黑树又是一种特殊的二叉搜索树（红黑树可以保持树的平衡）。而我们今天来学习什么是set，以及如何使用set这个容器。如果对二叉搜索树不了解，可以参考这篇：【数据结构进阶】二叉搜索树

🌈关于set

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  1. set是按照一定次序存储元素的容器
  2. 在set中，元素的value也标识它(value就是key，类型为T)，并且每个value必须是唯一的。set中的元素不能在容器中修改(元素总是const)，但是可以从容器中插入或删除它们。
  3. 在内部，set中的元素总是按照其内部比较对象(类型比较)所指示的特定严格弱排序准则进行排序。
  4. set容器通过key访问单个元素的速度通常比unordered_set容器慢，但它们允许根据顺序对子集进行直接迭代。
  5. set在底层是用二叉搜索树(红黑树)实现的。

🔥容量函数

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empty

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判断set对象是否为空。

#include<iostream>
#include<set>
using namespace std;

int main()
{
	set<int> se;
	cout << se.empty() << endl;

	se.insert(1);
	cout << se.empty() << endl;
	return 0;
}

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size

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返回set对象中的元素个数。

#include <iostream>
#include <set>

int main ()
{
  std::set<int> myints;
  std::cout << "0. size: " << myints.size() << '\n';

  for (int i=0; i<10; ++i) myints.insert(i);
  std::cout << "1. size: " << myints.size() << '\n';

  myints.insert (100);
  std::cout << "2. size: " << myints.size() << '\n';

  myints.erase(5);
  std::cout << "3. size: " << myints.size() << '\n';

  return 0;
}

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🔥Modifiers

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insert

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支持三种重载：
single element (1)
单个元素插入

pair<iterator,bool> insert (const value_type& val);

with hint (2)
暗示插入

iterator insert (iterator position, const value_type& val);

range (3)
迭代器区间插入

template <class InputIterator>
  void insert (InputIterator first, InputIterator last);

// set::insert (C++98)
#include <iostream>
#include <set>

int main ()
{
  std::set<int> myset;
  std::set<int>::iterator it;
  std::pair<std::set<int>::iterator,bool> ret;

  // set some initial values:
  for (int i=1; i<=5; ++i) myset.insert(i*10);    // set: 10 20 30 40 50

  ret = myset.insert(20);               // no new element inserted

  if (ret.second==false) it=ret.first;  // "it" now points to element 20

  myset.insert (it,25);                 // max efficiency inserting
  myset.insert (it,24);                 // max efficiency inserting
  myset.insert (it,26);                 // no max efficiency inserting

  int myints[]= {5,10,15};              // 10 already in set, not inserted
  myset.insert (myints,myints+3);

  std::cout << "myset contains:";
  for (it=myset.begin(); it!=myset.end(); ++it)
    std::cout << ' ' << *it;
  std::cout << '\n';

  return 0;
}

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erase

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(1)
通过迭代器指向直接删除

void erase (iterator position);

(2)
通过值的查找删除，同时返回删除元素的个数

size_type erase (const value_type& val);

(3)
迭代器区间删除

void erase (iterator first, iterator last);

#include <iostream>
#include <set>

int main ()
{
  std::set<int> myset;
  std::set<int>::iterator it;

  // insert some values:
  for (int i=1; i<10; i++) myset.insert(i*10);  // 10 20 30 40 50 60 70 80 90

  it = myset.begin();
  ++it;                                         // "it" points now to 20

  myset.erase (it);

  myset.erase (40);

  it = myset.find (60);
  myset.erase (it, myset.end());

  std::cout << "myset contains:";
  for (it=myset.begin(); it!=myset.end(); ++it)
    std::cout << ' ' << *it;
  std::cout << '\n';

  return 0;
}

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clear

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将set对象中所有的元素清空。
size变为0。

#include <iostream>
#include <set>

int main ()
{
  std::set<int> myset;

  myset.insert (100);
  myset.insert (200);
  myset.insert (300);

  std::cout << "myset contains:";
  for (std::set<int>::iterator it=myset.begin(); it!=myset.end(); ++it)
    std::cout << ' ' << *it;
  std::cout << '\n';

  myset.clear();
  myset.insert (1101);
  myset.insert (2202);

  std::cout << "myset contains:";
  for (std::set<int>::iterator it=myset.begin(); it!=myset.end(); ++it)
    std::cout << ' ' << *it;
  std::cout << '\n';

  return 0;
}

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🔥Operations

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find

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查找set对象中的某个元素，返回指向此元素的迭代器；如不存在，返回迭代器set::end。

#include <iostream>
#include <set>

int main ()
{
  std::set<int> myset;
  std::set<int>::iterator it;

  // set some initial values:
  for (int i=1; i<=5; i++) myset.insert(i*10);    // set: 10 20 30 40 50

  it=myset.find(20);
  myset.erase (it);
  myset.erase (myset.find(40));

  std::cout << "myset contains:";
  for (it=myset.begin(); it!=myset.end(); ++it)
    std::cout << ' ' << *it;
  std::cout << '\n';

  return 0;
}

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count

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查找并返回set对象中和val值相等的值的个数。

#include <iostream>
#include <set>

int main ()
{
  std::set<int> myset;

  // set some initial values:
  for (int i=1; i<5; ++i) myset.insert(i*3);    // set: 3 6 9 12

  for (int i=0; i<10; ++i)
  {
    std::cout << i;
    if (myset.count(i)!=0)
      std::cout << " is an element of myset.\n";
    else
      std::cout << " is not an element of myset.\n";
  }

  return 0;
}

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在set中，此函数显得比较没用，因为set中每个元素最多只有一个。但是在mutiset中就大不相同了，mutiset允许数据冗余。

lower_bound和upper_bound

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iterator lower_bound (const value_type& val) const;

返回set对象中 大于等于（>=）val 的第一个元素的迭代器·。

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iterator upper_bound (const value_type& val) const;

返回set对象中 大于（>）val 的第一个元素的迭代器。

// set::lower_bound/upper_bound
#include <iostream>
#include <set>

int main ()
{
  std::set<int> myset;
  std::set<int>::iterator itlow,itup;

  for (int i=1; i<10; i++) myset.insert(i*10); // 10 20 30 40 50 60 70 80 90

  itlow=myset.lower_bound (30);                //       ^
  itup=myset.upper_bound (60);                 //                   ^

  myset.erase(itlow,itup);                     // 10 20 70 80 90

  std::cout << "myset contains:";
  for (std::set<int>::iterator it=myset.begin(); it!=myset.end(); ++it)
    std::cout << ' ' << *it;
  std::cout << '\n';

  return 0;
}

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equal_range

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pair<iterator,iterator> equal_range (const value_type& val) const;

返回一个pair，其中是与val值相等的set对象的迭代器区间。

// set::equal_elements
#include <iostream>
#include <set>

int main ()
{
  std::set<int> myset;

  for (int i=1; i<=5; i++) myset.insert(i*10);   // myset: 10 20 30 40 50

  std::pair<std::set<int>::const_iterator,std::set<int>::const_iterator> ret;
  ret = myset.equal_range(30);

  std::cout << "the lower bound points to: " << *ret.first << '\n';
  std::cout << "the upper bound points to: " << *ret.second << '\n';

  return 0;
}

🌈关于multiset

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  1. multiset是按照特定顺序存储元素的容器，其中元素是可以重复的。
  2. 在multiset中，元素的value也会识别它(因为multiset中本身存储的就是<value, value>组成的键值对，因此value本身就是key，key就是value，类型为T). multiset元素的值不能在容器中进行修改(因为元素总是const的)，但可以从容器中插入或删除。
  3. 在内部，multiset中的元素总是按照其内部比较规则(类型比较)所指示的特定严格弱排序准则进行排序。
  4. multiset容器通过key访问单个元素的速度通常比unordered_multiset容器慢，但当使用迭代器遍历时会得到一个有序序列。
  5. multiset底层结构为二叉搜索树(红黑树)。

总的来说，multiset与set的区别是，multiset中的元素可以重复，set中value是唯一的。同时，成员函数count()和equal_range()在mutiset中也更有其意义。
这里就不再赘述关于multiset的使用了。

🌈结语

本篇博客我们介绍了STL库中set和multiset，以及set成员函数接口的使用。multiset支持数据冗余，而set中的值（value）是唯一的。感谢大家支持♥

悦读

道可道，非常道；名可名，非常名。 无名，天地之始，有名，万物之母。 故常无欲，以观其妙，常有欲，以观其徼。 此两者，同出而异名，同谓之玄，玄之又玄，众妙之门。

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