Set

一、概述

set 容器内的元素会被自动排序，set 与 map 不同，set 中的元素即是键值又是实值，set 不允许两个元素有相同的键值。不能通过 set 的迭代器去修改 set 元素，原因是修改元素会破坏 set 组织。当对容器中的元素进行插入或者删除时，操作之前的所有迭代器在操作之后依然有效。

二、定义及初始化

使用之前必须加相应容器的头文件：

#include <set> // set属于std命名域的，因此需要通过命名限定，例如using std::set;

定义的代码如下：

set<int> a; // 定义一个int类型的集合a
// set<int> a(10); // error，未定义这种构造函数
// set<int> a(10, 1); // error，未定义这种构造函数
set<int> b(a); // 定义并用集合a初始化集合b
set<int> b(a.begin(), a.end()); // 将集合a中的所有元素作为集合b的初始值

除此之外，还可以直接使用数组来初始化向量：

int n[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
list<int> a(n, n + 5); // 将数组n的前5个元素作为集合a的初值

三、基本操作

3.1 容量函数

• 容器大小：st.size();
• 容器最大容量：st.max_size();
• 容器判空：st.empty();
• 查找键 key 的元素个数：st.count(key);

#include <iostream>
#include <set>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
    set<int> st;
    for (int i = 0; i<6; i++)
    {
        st.insert(i);
    }

    cout << st.size() << endl; // 输出：6
    cout << st.max_size() << endl; // 输出：214748364
    cout << st.count(2) << endl; // 输出：1
    if (st.empty())
        cout << "元素为空" << endl; // 未执行

    return 0;
}

3.2 添加函数

• 在容器中插入元素：st.insert(const T& x);
• 任意位置插入一个元素：st.insert(iterator it, const T& x);

#include <iostream>
#include <set>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
    set<int> st;

    // 在容器中插入元素
    st.insert(4);
    // 任意位置插入一个元素
    set<int>::iterator it = st.begin();
    st.insert(it, 2);

    // 遍历显示
    for (it = st.begin(); it != st.end(); it++)
        cout << *it << " "; // 输出：2 4
    cout << endl;

    return 0;
}

3.3 删除函数

• 删除容器中值为 elem 的元素：st.pop_back(const T& elem);
• 删除it迭代器所指的元素：st.erase(iterator it);
• 删除区间 [first,last] 之间的所有元素：st.erase(iterator first, iterator last);
• 清空所有元素：st.clear();

#include <iostream>
#include <set>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
    set<int> st;
    for (int i = 0; i < 8; i++)
        st.insert(i);

    // 删除容器中值为elem的元素
    st.erase(4);
    // 任意位置删除一个元素
    set<int>::iterator it = st.begin();
    st.erase(it);
    // 删除[first,last]之间的元素
    st.erase(st.begin(), ++st.begin());

    // 遍历显示
    for (it = st.begin(); it != st.end(); it++)
        cout << *it << " "; // 输出：2 3 5 6 7
    cout << endl;

    // 清空所有元素
    st.clear();

    // 判断set是否为空
    if (st.empty())
        cout << "集合为空" << endl; // 输出：集合为空

    return 0;
}

3.4 访问函数

• 查找键 key 是否存在,若存在，返回该键的元素的迭代器；若不存在，返回set.end()： st.find(key);

#include <iostream>
#include <set>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
    set<int> st;
    for (int i = 0; i < 6; i++)
        st.insert(i);

    // 通过find(key)查找键值
    set<int>::iterator it;
    it = st.find(2);
    cout << *it << endl; // 输出：2

    return 0;
}

3.5 其他函数

• 交换两个同类型容器的元素：swap(set&, set&);或lst.swap(set&);

#include <iostream>
#include <set>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
    set<int> st1;
    st1.insert(1);
    st1.insert(2);
    st1.insert(3);
    set<int> st2;
    st2.insert(4);
    st2.insert(5);
    st2.insert(6);
    // 交换两个容器的元素
    st1.swap(st2);

    // 遍历显示
    cout << "交换后的st1: ";
    set<int>::iterator it;
    for (it = st1.begin(); it != st1.end(); it++)
        cout << *it << " "; // 输出：4 5 6
    cout << endl;
    // 遍历显示
    cout << "交换后的st2: ";
    for (it = st2.begin(); it != st2.end(); it++)
        cout << *it << " "; // 输出：1 2 3
    cout << endl;

    return 0;
}

四、迭代器与算法

1. 迭代器

• 开始迭代器指针：st.begin();
• 末尾迭代器指针：st.end(); // 指向最后一个元素的下一个位置
• 指向常量的开始迭代器指针：st.cbegin(); // 意思就是不能通过这个指针来修改所指的内容，但还是可以通过其他方式修改的，而且指针也是可以移动的。
• 指向常量的末尾迭代器指针：lst.cend();
• 反向迭代器指针，指向最后一个元素：st.rbegin();
• 反向迭代器指针，指向第一个元素的前一个元素：st.rend();
• 返回最后一个 key<=keyElem 元素的迭代器：st.lower_bound(keyElem);
• 返回第一个 key>keyElem 元素的迭代器： st.upper_bound(keyElem);
• 返回容器中 key 与 keyElem 相等的上下限的两个迭代器，这两个迭代器被放在对组（pair）中： st.equal_range(keyElem);

#include <iostream>
#include <set>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
    set<int> st;
    st.insert(1);
    st.insert(2);
    st.insert(3);

    cout << *(st.begin()) << endl; // 输出：1
    cout << *(--st.end()) << endl; // 输出：3
    cout << *(st.cbegin()) << endl; // 输出：1
    cout << *(--st.cend()) << endl; // 输出：3
    cout << *(st.rbegin()) << endl; // 输出：3
    cout << *(--st.rend()) << endl; // 输出：1
    cout << *(st.lower_bound(2)) << endl; // 输出：2
    cout << *(st.upper_bound(2)) << endl; // 输出：3
    pair<set<int>::iterator, set<int>::iterator> t_pair = st.equal_range(2);
    cout << *(t_pair.first) << endl; // 输出：2
    cout << *(t_pair.second) << endl; // 输出：3
    cout << endl;

    return 0;
}

2. 算法

• 遍历元素

set<int>::iterator it;
for (it = st.begin(); it != st.end(); it++)
    cout << *it << endl;

set常用API

set构造函数

set<T> st;//set默认构造函数：
mulitset<T> mst; //multiset默认构造函数:
set(const set &st);//拷贝构造函数

set赋值操作

set& operator=(const set &st);//重载等号操作符
swap(st);//交换两个集合容器

set大小操作

size();//返回容器中元素的数目
empty();//判断容器是否为空

set插入和删除操作

insert(elem);//在容器中插入元素。
clear();//清除所有元素
erase(pos);//删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器。
erase(beg, end);//删除区间[beg,end)的所有元素 ，返回下一个元素的迭代器。
erase(elem);//删除容器中值为elem的元素。

set查找操作

find(key);//查找键key是否存在,若存在，返回该键的元素的迭代器；若不存在，返回set.end();
count(key);//查找键key的元素个数
lower_bound(keyElem);//返回第一个key>=keyElem元素的迭代器。
upper_bound(keyElem);//返回第一个key>keyElem元素的迭代器。
equal_range(keyElem);//返回容器中key与keyElem相等的上下限的两个迭代器。

实例：

set的返回值 指定set排序规则举例:

//插入操作返回值
void test01(){

    set<int> s;
    pair<set<int>::iterator,bool> ret = s.insert(10);
    if (ret.second){
        cout << "插入成功:" << *ret.first << endl;
    }
    else{
        cout << "插入失败:" << *ret.first << endl;
    }
    
    ret = s.insert(10);
    if(ret.second){
        cout << "插入成功:" << *ret.first << endl;
    }
    else{
        cout << "插入失败:" << *ret.first << endl;
    }

}

struct MyCompare02{
    bool operator()(int v1,int v2){
        return v1 > v2;
    }
};

//set从大到小
void test02(){

    srand((unsigned int)time(NULL));
    //我们发现set容器的第二个模板参数可以设置排序规则，默认规则是less<_Kty>
    set<int, MyCompare02> s;
    for (int i = 0; i < 10;i++){
        s.insert(rand() % 100);
    }
    
    for (set<int, MyCompare02>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it ++){
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

//set容器中存放对象
class Person{
public:
    Person(string name,int age){
        this->mName = name;
        this->mAge = age;
    }
public:
    string mName;
    int mAge;
};


struct MyCompare03{
    bool operator()(const Person& p1,const Person& p2){
        return p1.mAge > p2.mAge;
    }
};

void test03(){

    set<Person, MyCompare03> s;

    Person p1("aaa", 20);
    Person p2("bbb", 30);
    Person p3("ccc", 40);
    Person p4("ddd", 50);

    s.insert(p1);
    s.insert(p2);
    s.insert(p3);
    s.insert(p4);

    for (set<Person, MyCompare03>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++){
        cout << "Name:" << it->mName << " Age:" << it->mAge << endl;
    }

}

对组(pair)

对组(pair)将一对值组合成一个值，这一对值可以具有不同的数据类型，两个值可以分别用pair的两个公有属性first和second访问。
类模板：template <class T1, class T2> struct pair.
创建对组:

//第一种方法创建一个对组

pair<string, int> pair1(string("name"), 20);
cout << pair1.first << endl; //访问pair第一个值
cout << pair1.second << endl;//访问pair第二个值

//第二种

pair<string, int> pair2 = make_pair("name", 30);
cout << pair2.first << endl;
cout << pair2.second << endl;

//pair=赋值

pair<string, int> pair3 = pair2;
cout << pair3.first << endl;
cout << pair3.second << endl;

可以看到，set 与序列式容器的用法有以下几处不同：

• • set 不支持 resize() 函数；

  • set 容器不提供下标操作符。为了通过键从 set 中获取元素，可使用 find 运算；

  • set 只能使用insert的两种重载函数插入，不支持 push_back() 和 push_front() 函数；

  • set 不支持 STL 里的 reverse 和 sort 算法；

  • set 能不通过迭代器，只通过元素值来删除该元素；

  • set 只支持默认构造函数和拷贝构造函数，没有其它重载的构造函数。