C/C++ - 容器set

目录

容器特性

容器特性

使用场景

构造函数

默认构造函数

范围构造函数

拷贝构造函数

初始化列表构造函数

大小函数

函数 size​

函数 empty​

函数 max_size​

增加删除

函数 insert​

函数 emplace​

函数 erase​

函数 clear​

重复元素

std::set

std::multiset

查找统计

函数 find​

函数 count​

关联存储

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容器特性

• C++ 中的 set​​​ 容器是一个以二叉搜索树（通常是红黑树）组织的容器，该容器中的每个元素都唯一，并自动按照特定的顺序（默认是升序）排列。

• 容器特性

  • 唯一性：set​​ 中的所有元素都是唯一的。
  • 自动排序：元素插入后，会根据元素的值进行自动排序。
  • 不支持直接的元素访问：不能像 std::vector​​​ 或 std::array​​​ 那样使用下标操作符 []​​​ 直接访问元素。访问 set​​​ 中的元素需要通过迭代器。
  • 效率：插入、删除和查找操作的时间复杂度为对数级别，即 O(log n)。
  • 动态内存分配：由于其基于树的结构，set​​ 在运行时可以动态增长或缩减。

• 使用场景

  • 当需要维护一个不包含重复元素的集合时。
  • 当元素的插入顺序不重要，但随时需要有序序列时。
  • 当需要频繁地进行查找、插入和删除操作，并且要求这些操作有很好的性能时。

构造函数

• 默认构造函数

  • 用途：无参数，初始化为空集合。

  • 语法：std::set set;​​

  • 返回值：构造出的空 std::set​​ 对象。

    std::set set1; // 空的集合
    

• 范围构造函数

  • 用途：接受两个迭代器，将范围内的元素添加到集合中。

  • 语法：std::set set(InputIterator first, InputIterator last);​​

  • 返回值：将指定范围的元素添加到集合中的 std::set​​ 对象。

    int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::set set2(arr, arr+5);
    

• 拷贝构造函数

  • 用途：接受另一个同类型的 set​​ 对象，创建一个复制的集合。

  • 语法：std::set set(const std::set& other);​​

  • 返回值：一个与 other​​ 集合相同的新集合。

    std::set set3(set2);
    

• 初始化列表构造函数

  • 用途：接受一个初始化列表，创建一个含有所给元素的集合。

  • 语法：std::set set(std::initializer_listkey ilist);​​

  • 返回值：一个含有 ilist​​ 中所有元素的新集合。

    std::set set5 = {5, 4, 3, 2, 1};
    

大小函数

• 函数 size​

  • 用途：获取集合中元素的总数。

  • 语法：size_type size() const noexcept;​​

  • 返回值：容器中元素的个数，类型为 size_type​​。

    std::set set1 = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::cout << "Number of elements in set1: " << set1.size() << std::endl;
    

• 函数 empty​

  • 用途：检查 std::set​​ 容器是否为空。

  • 语法：bool empty() const noexcept;​​

  • 返回值：如果集合为空返回 true​​，否则返回 false​​。

    std::set set2;
    std::cout << "Is set2 empty? " << (set2.empty() ? "Yes" : "No") << std::endl;
    

• 函数 max_size​

  • 用途：获取集合能够容纳的最大元素数量。

  • 语法：size_type max_size() const noexcept;​​

  • 返回值：集合可能包含的最大元素数量，类型为 size_type​​。

    std::set set3;
    std::cout << "Maximum number of elements in set3: " << set3.max_size() << std::endl;
    

增加删除

• 函数 insert​

  • 用途：向集合中增加新的唯一元素。

  • 语法：pair insert(const value_type& value);​​

  • 返回值：返回一个 pair​​，其中包含一个迭代器和一个布尔值。迭代器指向被插入的元素，布尔值表示元素是否成功插入（如果元素已存在，则不会插入，并且 bool​​ 值为 false​​）。

    std::set myset;
    // 插入元素
    auto result = myset.insert(1);
    std::cout << "Element 1 inserted: " << (result.second ? "Yes" : "No") << std::endl;
    

• 函数 emplace​

  • 用途：在集合中构造新元素，通常比 insert​​ 更高效。
  • 语法：pair emplace(Args&&... args);​​
  • 返回值：与 insert​​ 方法相同。

• 函数 erase​

  • 用途：删除集合中的元素。

  • 语法：size_type erase(const value_type& value);​​

  • 返回值：删除的元素数量（对于 std::set​​ 来说要么是 0，要么是 1，因为集合中元素唯一）。

    std::set myset = {1, 2, 3, 4, 5};
    // 删除元素
    size_t num_erased = myset.erase(3);
    std::cout << "Number of elements erased: " << num_erased << std::endl;
    

• 函数 clear​

  • 用途：清空整个集合。

  • 语法：void clear() noexcept;​​

  • 返回值：无返回值。

    std::set myset = {1, 2, 3, 4, 5};
    // 清空集合
    myset.clear();
    std::cout << "Set is empty: " << (myset.empty() ? "Yes" : "No") << std::endl;
    

重复元素

• std::set

  • 函数用途：std::set​​维护一组不重复的元素，每个元素值必须是唯一的。
  • 语法：std::set set_obj;​​
  • 返回值：插入操作会返回一个pair​​​，包含一个迭代器和一个布尔值，迭代器指向新元素或重复元素的位置，布尔值指示是否插入了新元素。

• std::multiset

  • 函数用途：​允许元素值重复，同一个值可以出现多次。

  • 语法：std::multiset multiset_obj;​​

  • 返回值：插入操作只返回一个指向插入元素的迭代器，因为std::multiset​​允许重复值。

    #include 
    #include 
    int main() {
        // 使用std::set
        std::set s;
        s.insert(1);
        s.insert(1);
        // 结果：只有一个元素1
        for(auto &elem : s) {
            std::cout << elem << ' ';
        }
        // 使用std::multiset
        std::multiset ms;
        ms.insert(1);
        ms.insert(1);
        // 结果：两个元素1
        for(auto &elem : ms) {
            std::cout << elem << ' ';
        }
        return 0;
    }
    

查找统计

• 函数 find​

  • 用途：在集合中查找一个特定值的元素。
  • 语法：iterator find(const value_type& value) const;​​

• 函数 count​

  • 用途：由于 std::set 中的元素是唯一的，count 函数用于检查元素是否存在于集合中。
  • 语法：size_type count(const value_type& value) const;​​

• 代码

  #include 
  #include 
  
  int main()
  {
  	std::set set1 = { 1,2,3,4,5 };
  	auto ret = set1.find(454);
  	if (ret != set1.end())
  	{
  		std::cout << "Find Success" << std::endl;
  	}
  	else
  	{
  		std::cout << "Find Failed" << std::endl;
  	}
  
  	auto ret1 = set1.count(1);
  	std::cout << "Elm Number of -> " << ret1 << std::endl;
  
  	std::multiset set2 = { 1,1,1,1,1,1,2,233,44,534,5643,6 };
  	auto ret2 = set2.count(1);
  	std::cout << "Elm Number of -> " << ret2 << std::endl;
  
  	return 0;
  }
  

关联存储

• Pair是C++标准模板库（STL）中的一种工具，它允许你将两个可能不同类型的值存储为一个单元。

• 一个pair通常用于将两个关联值组合在一起，比如在一个map容器中关联一个key和一个value。

  #include 
  #include 
  
  int main()
  {
  	//定义初始化
  	std::pairobj("ANLIAN", 19);
  	std::cout << obj.first << obj.second << std::endl;
  
  	//成员赋值 模板中第一个为first 第二个为second
  	obj.first = "0xCC";
  	obj.second = 18;
  	std::cout << obj.first << obj.second << std::endl;
  
  	//基于make_pair初始化
  	std::pairStu = std::make_pair("0xCC", 18);
  	std::cout << Stu.first << Stu.second << std::endl;
  
  	std::setset1;
  	auto ret = set1.insert(1);
  	std::cout << typeid(ret.first).name() << std::endl;
  	std::cout << typeid(ret.second).name() << std::endl;
  
  	return 0;
  }