STL之set集合容器

 set集合容器实现了红黑树（Red-Black Tree）的平衡二叉检索树的的数据结构，在插入元素时，它会自动调整二叉树的排列，把该元素放到适当的位置，以确保每个子树根节点的键值大于左子树所有节点的键值，而小于右子树所有节点的键值；另外，还得确保根节点的左子树的高度与有字数的高度相等，这样，二叉树的高度最小，从而检索速度最快。要注意的是，它不会重复插入相同键值的元素，而采取忽略处理。

        平衡二叉检索树的检索使用中序遍历算法，检索效率高于vector、deque、和list的容器。另外，采用中序遍历算法可将键值由小到大遍历出来，所以，可以理解为平衡二叉检索树在插入元素时，就会自动将元素按键值从小到大的顺序排列。

        构造set集合的主要目的是为了快速检索，使用set前，需要在程序头文件中包含声明“#include<set>”。

1.创建set集合对象

           创建set对象时，需要指定元素的类型，这一点和其他容器一样。

 #include<iostream>
 #include<set>
 using namespace std;
 int main()
 {
     set<int> s;
     return 0;
 }

2.元素的插入与中序遍历

        采用inset()方法把元素插入到集合中，插入规则在默认的比较规则下，是按元素值从小到大插入，如果自己指定了比较规则函数，则按自定义比较规则函数插入。使用前向迭代器对集合中序遍历，结果正好是元素排序后的结果。

 #include<iostream>
 #include<set>
 using namespace std;
 int main()
 {
     set<int> s;
     s.insert(5); //第一次插入5，可以插入
     s.insert(1);
     s.insert(6);
     s.insert(3);
     s.insert(5); //第二次插入5，重复元素，不会插入
     set<int>::iterator it; //定义前向迭代器
     //中序遍历集合中的所有元素
     for(it = s.begin(); it != s.end(); it++)
     {
         cout << *it << " ";
     }
     cout << endl;
     return 0;
 }
 //运行结果：1 3 5 6

3.元素的方向遍历

        使用反向迭代器reverse_iterator可以反向遍历集合，输出的结果正好是集合元素的反向排序结果。它需要用到rbegin()和rend()两个方法，它们分别给出了反向遍历的开始位置和结束位置。

 #include<iostream>
 #include<set>
 using namespace std;
 int main()
 {
     set<int> s;
     s.insert(5); //第一次插入5，可以插入
     s.insert(1);
     s.insert(6);
     s.insert(3);
     s.insert(5); //第二次插入5，重复元素，不会插入
     set<int>::reverse_iterator rit; //定义反向迭代器
     //反向遍历集合中的所有元素
     for(rit = s.rbegin(); rit != s.rend(); rit++)
     {
         cout << *rit << " ";
     }
     cout << endl;
     return 0;
 }
 //运行结果：6 5 3 1

4.元素的删除

        与插入元素的处理一样，集合具有高效的删除处理功能，并自动重新调整内部的红黑树的平衡。删除的对象可以是某个迭代器位置上的元素、等于某键值的元素、一个区间上的元素和清空集合。

 #include<iostream>
 #include<set>
 using namespace std;
 int main()
 {
     set<int> s;
     s.insert(5); //第一次插入5，可以插入
     s.insert(1);
     s.insert(6);
     s.insert(3);
     s.insert(5); //第二次插入5，重复元素，不会插入
     s.erase(6); //删除键值为6的元素
     set<int>::reverse_iterator rit; //定义反向迭代器
     //反向遍历集合中的所有元素
     for(rit = s.rbegin(); rit != s.rend(); rit++)
     {
         cout << *rit << " ";
     }
     cout << endl;
     set<int>::iterator it;

     it = s.begin();
     for(int i = 0; i < 2; i++)
         it = s.erase(it);
     for(it = s.begin(); it != s.end(); it++)
         cout << *it << " ";
     cout << endl;

     s.clear();
     cout << s.size() << endl;

     return 0;
 }
 /*
 运行结果：
 5 3 1
 5
 0
 */

5.元素的检索

          使用find()方法对集合进行检索，如果找到查找的的键值，则返回该键值的迭代器位置；否则，返回集合最后一个元素后面的一个位置，即end()。

 #include<iostream>
 #include<set>
 using namespace std;
 int main()
 {
     set<int> s;
     s.insert(5); //第一次插入5，可以插入
     s.insert(1);
     s.insert(6);
     s.insert(3);
     s.insert(5); //第二次插入5，重复元素，不会插入
     set<int>::iterator it;
     it = s.find(6); //查找键值为6的元素
     if(it != s.end())
         cout << *it << endl;
     else
         cout << "not find it" << endl;
     it = s.find(20);
     if(it != s.end())
         cout << *it << endl;
     else
         cout << "not find it" << endl;
     return 0;
 }
 /*
 运行结果：
 6
 not find it
 */

下面这种方法也能判断一个数是否在集合中：

 #include <cstdio>
 #include <set>
 using namespace std;
 int main() {
     set <int> s;
     int a;
     for(int i = 0; i < 10; i++)
         s.insert(i);
     for(int i = 0; i < 5; i++) {
         scanf("%d", &a);
         if(!s.count(a)) //不存在
             printf("does not exist\n");
         else
             printf("exist\n");
     }
     return 0;
 }

6.自定义比较函数

         使用insert将元素插入到集合中去的时候，集合会根据设定的比较函数奖该元素放到该放的节点上去。在定义集合的时候，如果没有指定比较函数，那么采用默认的比较函数，即按键值从小到大的顺序插入元素。但在很多情况下，需要自己编写比较函数。

编写比较函数有两种方法。

(1)如果元素不是结构体，那么可以编写比较函数。下面的程序比较规则为按键值从大到小的顺序插入到集合中。

 #include<iostream>
 #include<set>
 using namespace std;
 struct mycomp
 { //自定义比较函数，重载“（）”操作符
     bool operator() (const int &a, const int &b)
     {
         if(a != b)
             return a > b;
         else
             return a > b;
     }
 };
 int main()
 {
     set<int, mycomp> s; //采用比较函数mycomp
     s.insert(5); //第一次插入5，可以插入
     s.insert(1);
     s.insert(6);
     s.insert(3);
     s.insert(5); //第二次插入5，重复元素，不会插入
     set<int,mycomp>::iterator it;
     for(it = s.begin(); it != s.end(); it++)
         cout << *it << " ";
     cout << endl;
     return 0;
 }
 /*
 运行结果：6 5 3 1
 */

(2)如果元素是结构体，那么可以直接把比较函数写在结构体内。

 #include<iostream>
 #include<set>
 #include<string>
 using namespace std;
 struct Info
 {
     string name;
     double score;
     bool operator < (const Info &a) const // 重载“<”操作符，自定义排序规则
     {
         //按score由大到小排序。如果要由小到大排序，使用“>”即可。
         return a.score < score;
     }
 };
 int main()
 {
     set<Info> s;
     Info info;

     //插入三个元素
     info.name = "Jack";
     info.score = 80;
     s.insert(info);
     info.name = "Tom";
     info.score = 99;
     s.insert(info);
     info.name = "Steaven";
     info.score = 60;
     s.insert(info);

     set<Info>::iterator it;
     for(it = s.begin(); it != s.end(); it++)
         cout << (*it).name << " : " << (*it).score << endl;
     return 0;
 }
 /*
 运行结果：
 Tom : 99
 Jack : 80
 Steaven : 60
 */