STL学习记录（八）Sets、Multisets

STL关联容器Set、Multiset

Set、Multiset简介

Set和Multiset会依据一定的排序准则自动的将容器里面的元素进行排序。这也就表明关联容器与顺序容器的一个最大不同就是元素的顺序与元素插入容器的先后无关。set、multiset的不同在于前者不允许容器内部有相同的元素，而后者则是允许的。因为容器对元素进行自动排序，这就表明set、multiset中的元素类型必须是可以进行比较的，或者说其中的元素有自己的比较准则。使用这两个容器的时候都要包含头文件< set >
容器的类模板定义如下：

namespace std {
    template <typename T,
            typename Compare = less<T>,
            typename Allocator = allocator<T> >
            class set;
    template <typename T,
            typename Compare = less<T>,
            typename Allocator = allocator<T> >
            class multiset;
}

改模板中的第二个参数定义了元素的排序策略，默认情况下采用 < ，第三个参数定义了内存模型，默认情况下为c++标准库的allocator模型
Set和Multiset的实现就像数据中的二叉平衡树，并且该二叉树还是排序树。从这个数据结构中我们就可以了解到它们最大的一个优势：在搜索特定值的元素时会比一般的线性搜索时间会短很多，尤其是在数据量非常大的时候更为明显。但是自动排序功能也给Set和Multiset造成了一个很大的限制：不能去更改容器里元素的值。因为元素的位置是在元素进入容器时根据元素的值确定的，你改变了元素的值将使得该元素在一个不正确的位置上。因此你要改变某个元素的值，可以采用：先删除该元素，然后插入新元素（从这个角度来看的话，可以“认为”容器的元素都是const类型的）。

内部结构说明图
常用类：

操作	说明
c.size( )	返回c里面元素的个数
c.empty( )	判断c是否为空
c.max_size( )	返回c的最大的容量
c.key_comp( )	返回比较策略
c.value_comp( )	返回元素值得比较策略（与上面操作相同）
c1.swap(c2)	交换c1、c2中的数据
swap(c1,c2)	交换c1、c2中的数据

迭代器类：

操作	说明
c.begin( )	返回c的第一个元素的双向迭代器
c.end( )	返回c的最后一个元素之后位置的双向迭代器
c.cbegin( )	返回c的第一个元素的const型双向迭代器
c.cend( )	返回c的最后一个元素之后位置的const型双向迭代器
c.rbegin( )	返回c逆序的第的第一个元素的反向迭代器
c.rend( )	返回c逆序的最后一个元素的反向迭代器
c.crbegin( )	返回c逆序的第一个元素的const型反向迭代器
c.crend( )	返回c逆序的最后一个元素的const型反向迭代器

插入、移除元素：

操作	说明
c.clear( )	删除c中的所有元素
c.erase(val)	删除元素值为val的所有元素,并返回删除的个数
c.erase(pos)	删除位于pos的元素,并返回下一个元素的位置
c.erase(beg,end)	删除位于[beg,end)之间的元素,并返回下一个元素的位置
c.emplace(args…）	将用参数args…初始化的元素插入到c中并返回该元素的位置c++11
c.emplace_hint(pos,args…)	将参数args…初始化的元素插入到c中并返回该元素的位置(pos指明了从哪里开始搜索该位置）
c.insert(pos,vaL)	在pos之前插入vaL的拷贝并返回该元素的位置(pos指明了从哪里开始搜索该位置）
c,insert(vaL)	插入vaL的一个拷贝，并返回新插入元素的位置
c.insert(beg,end)	将[beg,end)之间的元素插入到c中不返回任何东西）
c.insert({*x1,x2,…}*	将列表{*x1,x2,…}*中所有元素的拷贝插入到cz中(不返回任何东西）

需要注意的是插入函数insert(）和emplace( )的返回类型的差别：

//set中的接口：
pair<iterator,booL> insert(const value_type& val);
iterator            insert(const_iterator posHint, const value_type& val);

template<typename... Args>
pair<iterator,booL>  empalce(Args&&... args);
template<typename... Args>
iterator             emplace_hint(const_iterator posHint,Args&&... args);

//multiset中的接口：
iterator            insert(const value_type& val);
iterator            insert(const_iterator posHint, const value_type& val);

template<typename... Args>
iterator             empalce(Args&&... args);
template<typename... Args>
iterator             emplace_hint(const_iterator posHint,Args&&... args);

这里返回类型的差别是因为multiset允许有重复值而set不允许。因此set插入一个元素的时候可能会失败，所以set返回的类型使用了pair结构。pair结构中第一个参数返回的是新插入元素的位置或者已有元素的位置，第二个参数返回的是是否插入成功(标明了第一个参数是新插入元素的位置还是已有元素的位置）

一些特殊的搜索操作：

操作	说明
c.count(val)	返回元素值为val的元素个数
c.find(val)	返回第一个元素值为val的元素的位置
c.lower_bound(val)	返回第一个val插入c中时的可能位置，也就是第一个>=val元素的位置
c.upper_bound(val)	返回最后一个val插入c中时的可能位置，也就是第一个>val元素的位置
c.equal_range(val)	返回所有元素值为val的元素的位置范围

代码示例1：

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

int main( )
{
    set<int> c;
    c.insert(1);
    c.insert(2);
    c.insert(4);
    c.insert(5);
    c.insert(6);

    cout<<"lower_bound(3): "<<*c.lower_bound(3) <<endl;
    cout<<"upper_bound(3): "<<*c.upper_bound(3) <<endl;
    cout<<"equal_bound(3): "<<*c.equal_bound(3).first<<" "<<*c.equal_bound(3).second<<endl;

    cout<<endl;
    cout<<"lower_bound(5): "<<*c.lower_bound(5) <<endl;
    cout<<"upper_bound(5): "<<*c.upper_bound(5) <<endl;
    cout<<"equal_bound(5): "<<*c.equal_bound(5).first<<" "<<*c.equal_bound(5).second<<endl;

}

程序输出（multiset结果一样）：
lower_bound(3): 4
lower_bound(3): 4
lower_bound(3): 4 4

lower_bound(5): 5
lower_bound(5): 6
lower_bound(5): 5 6

代码示例2：

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

int main()
{
    set<int,greater<int> > coll;//采用大于准则排序而不是默认的小于准则

    coll.insert({5,6,2,3,1});
    coll.insert(5);

    for(int elem : coll) {
        cout<<elem<<" ";
    }
    cout<<endl;

    auto status_3 = coll.insert(3);
    if(status_3.second) 
        cout<<"3 insert as new element"<<endl;
    else
        cout<<"3 already exists"<<endl;
    cout<<"3 at: "<<distance(coll.begin(),status_3.first)+1<<endl;//返回该元素的位置

    auto status_4 = coll.insert(4);
    if(status_4.second) 
        cout<<"4 insert as new element"<<endl;
    else
        cout<<"4 already exists"<<endl;
    cout<<"4 at: "<<distance(coll.begin(),status_4.first)+1<<endl;

    status_3 = coll.insert(3);
    cout<<"after insert 4, 3 at "<<distance(coll.begin(),status_3.first)+1<<endl;
    return 0;
}

程序输出为：
6 5 3 2 1
3 already exists
3 at 3
4 insert as new element
4 at 3
after insert 4, 3 at 4

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