set和multiset容器

1 set和multiset容器的能力
set 和multiset容器的内部结构通常由平衡二叉树(balancedbinary tree)来实现。当元素放入容器中时，会按照一定的排序法则自动排序，默认是按照less<>排序规则来排序。这种自动排序的特性加速了元素查找的过程，但是也带来了一个问题：不可以直接修改set或multiset容器中的元素值，因为这样做就可能违反了元素自动排序的规则。如果你希望修改一个元素的值，必须先删除原有的元素，再插入新的元素。

2 set和multiset容器的操作
Constructor and Destructor

     set c:创建一个空的set或multiset容器
     set c(op):创建一个空的使用op作为排序法则的set或multiset容器
     set c1(c2):创建一个已存在的set或multiset容器的复制品，容器的类型和所有元素一同复制
     set c(beg, end):创建一个set或multiset容器，并且以[beg, end)范围中的元素进行初始化
     set c(beg, end, op):创建一个使用op作为排序法则的set或multiset容器，并且以[beg, end)范围中的元素进行初始化
     c.~set():容器的析构函数，销毁所有的元素，释放所有的分配内存

上面的set可以是下面几种形式：

     set<type>:以less<>为排序法则的set
     set<type, op>:以op为排序法则的set
     multiset<type>:以less<>为排序法则的multiset
     multiset<type, op>:以op为排序法则的multiset

从上面我们可以看到，可以从两个地方来指定排序法则：

（1）作为模板参数

例如：std::set<int, greater<int> > col1;

这种情况下，排序法则本身作为容器类型的一部分。对于一个set或者multiset容器，只有当元素类型和排序法则类型都相同时，他们的类型才被认为相同，否则就是不同类型的容器。

（2）作为构造函数参数
例如：std::set<int> col1(greater<int>);

这种情况下指定的排序法则不作为容器类型的一部分，你可以为相同类型的容器指定不同的排序规则。这通常应用于要求相同的容器类型，但排序规则可以不同的场合。

Size and Comparing
set 和multiset容器同样提供size(), empty(), max_size()三个关于查询元素数目的接口，提供==,!=, <, <=, >, >=等比较操作符。但值得注意的是比较操作符只针对相同类型的容器，元素类型和排序法则类型都必须相同。

Special Search Operations
set和multiset容器的内部结构对于元素的查找提供了优化空间，所以它们提供了一些特殊的查找接口，这些查找操作通常要比同名的通用算法高效，所以在相同的条件下应该优先使用这些接口。

     count(val): 返回容器中值等于val的元素数目。
     find(val): 返回容器中值等于val的第一个元素的iterator位置；如果没有匹配元素，则返回end()位置。
     lower_bound(val): 返回容器中第一个值大于或等于val的元素的iterator位置。
     upper_bound(val): 返回容器中第一个值大于val的元素的iterator位置。
     equal_range(val): 返回容器中值等于val的所有元素的范围[beg, end)组成的pair<beg, end> 。

下面我们看一个使用lower_bound(), upper_bound和equal_range(val)例子，以加深对它们的理解：

#include <iostream>
#include <set>
#include "print.hpp"
using namespace std;
int main()
{
    multiset<int> col1;
 
    col1.insert(2);
    col1.insert(5);
    col1.insert(4);
    col1.insert(6);
    col1.insert(1);
    col1.insert(5);
 
    PRINT_ELEMENTS(col1, "col1:");
    cout << endl;
 
    multiset<int>::const_iteratorpos;
    pair<multiset<int>::iterator,multiset<int>::iterator> range;
 
    cout << "lower_bound(3):" << *col1.lower_bound(3) << endl;
    cout << "upper_bound(3):" << *col1.upper_bound(3) << endl;
    range = col1.equal_range(3);
    cout << "equal_range(3):" << *range.first << " " << *range.second<< endl;
    cout << "elements withvalue(3): ";
    for (pos = range.first; pos !=range.second; ++pos)
    {
        cout << *pos<< " ";
    }
    cout << endl;
    cout << endl;
 
    cout << "lower_bound(5):" << *col1.lower_bound(5) << endl;
    cout << "upper_bound(5):" << *col1.upper_bound(5) << endl;
    range = col1.equal_range(5);
    cout << "equal_range(5):" << *range.first << " " << *range.second<< endl;
    cout << "elements withvalue(5): ";
    for (pos = range.first; pos !=range.second; ++pos)
    {
        cout << *pos<< " ";
    }
    cout << endl;
}
执行结果如下：
col1: 1 2 4 5 5 6 
 
lower_bound(3): 4
upper_bound(3): 4
equal_range(3): 4 4
elements with value(3): 
 
lower_bound(5): 5
upper_bound(5): 6
equal_range(5): 5 6
elements with value(5): 5 5 

Assignment
set和multiset容器只提供最基本的赋值操作：

     c1 = c2: 把c2的所有元素复制到c1中，同时c1原有的元素被销毁。
     c1.swap(c2): 交换c1和c2的元素。
     swap(c1, c2): 同上，只不过这是一个通用算法。

需要注意的是两个容器的类型要一致（包括元素类型和排序法则类型）。

Inserting and Removing Elements
set和multiset容器的插入和删除元素接口跟其他容器也非常类似，但在细节上却存在差别。

     c.insert(elem): 在容器中插入元素elem的一份拷贝，并返回新元素的iterator位置；如果是set容器，同时还返回是否插入成功的标志。
     c.insert(pos, elem): 在容器中插入元素elem的一份拷贝，并返回新元素的iterator位置；因为set和multiset容器的元素是自动排序的，所以pos位置只是插入位置的一                          个提 示，设置恰当的话，可以提高插入元素的效率。
     c.insert(beg, end): 在容器中插入[beg, end)范围中所有元素的拷贝，没有返回值。
     c.erase(val): 删除容器中所有值为val的元素，返回删除元素的数目。
     c.erase(pos): 删除容器中位置pos处的元素，没有返回值。
     c.erase(beg, end): 删除容器中[ben, end)范围内所有的元素，没有返回值。
     c.clear(): 删除容器中所有元素，使容器成为空容器。

其中我们重点说一下c.insert(elem)接口。

对于set容器，它的定义如下：

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

而对于multiset容器，它的定义如下：

iterator insert(const TYPE& val);

它 们的不同就是set容器的insert接口返回的是一个pair<iterator,bool>，而multiset容器的insert接口直接返回一个iterator。这是因为set容器中不允许有重复的元素，如果容器中已经存在一个跟插入值相同的元素，那么插入操作就会失败，而pair中的bool值就是标识插入是否成功的。而multiset不存在这个问题。

3 set和multiset容器的异常处理

因为set和multiset容器的独特内部结构，当发生异常时，也可以把影响减到最小。也就是说，跟list容器一样，set和multiset容器的操作要么成功，要么对原有容器没有影响。

4 运行时指定排序法则

通常情况下，我们是在定义容器时指定排序法则，就像下面形式：

std::set<int, greater<int> > col1;

或者

std::set<int> col1;    //use defaultsorting criterion less<>

 

然而，如果你需要在运行时动态指定容器的排序法则，或者你希望对于相同的容器类型却有着不同的排序法则，那么就要做一些特殊处理。下面我们看一个例子：

#include <iostream>
#include <set>
#include "print.hpp"
using namespace std;
 
template <typename T>
class RuntimeCmp 
{
    public:
        enum cmp_mode {normal,reverse};
    private:
        cmp_mode mode;
    public:
        RuntimeCmp(cmp_mode m =normal) : mode(m) {}
 
        bool operator() (constT& t1, const T& t2)
        {
            returnmode == normal ? t1 < t2 : t1 > t2;
        }
 
        bool operator== (constT& rhv) 
        {
            returnmode == rhv.mode;
        }
};
 
typedef set<int, RuntimeCmp<int> > IntSet;
 
//pre-declare
void fill(IntSet& col1);
 
int main()
{
    IntSet col1;
    fill(col1);
    PRINT_ELEMENTS(col1, "col1:");
 
    RuntimeCmp<int>reverse_cmp(RuntimeCmp<int>::reverse);
    IntSet col2(reverse_cmp);
    fill(col2);
    PRINT_ELEMENTS(col2, "col2:");
 
    if (col1 == col2) 
    {
        cout << "col1and col2 is equal" <<endl;
    }
    else
    {
        if (col1 <col2) 
        {
            cout<< "col1 is less than col2" << endl;
        }
        else 
        {
            cout<< "col1 is greater than col2" << endl;
        }
    }
    return 0;
}
 
void fill(IntSet& col1) 
{
    col1.insert(2);
    col1.insert(3);
    col1.insert(6);
    col1.insert(5);
    col1.insert(1);
    col1.insert(4);
}
运行结果如下：
col1 1 2 3 4 5 6 
col2 6 5 4 3 2 1 
col1 is less than col2

这里例子中，col1和col2有着相同的类型：set<int,RuntimeCmp<int> >，但是它们的排序法则却不相同，一个升序，一个降序。这都是通过自定义的函数对象来实现的，所以函数对象比普通函数有着更加灵活与强大的控制，可以满足一些特殊的需求。