详解C++ STL set 容器

本篇随笔简单介绍一下$C++STL$中$set$容器的使用方法及常见使用技巧。

set容器的概念和性质

$set$在英文中的意义是：集合。$set$容器也的确“人如其名”，实现了这个集合的功用。

高中数学必修一集合那章（高一以下的小伙伴不用慌，不讲数学只讲概念），关于集合的性质，给出了三个概念：无序性、互异性、确定性。

那么，$set$容器的功用就是维护一个集合，其中的元素满足互异性。

我们可以将其理解为一个数组。这个数组的元素是两两不同的。

这个两两不同是指，如果这个$set$容器中已经包含了一个元素$i$，那么无论我们后续再往里假如多少个$i$，这个$set$中还是只有一个元素$i$，而不会出现一堆$i$的情况。这就为我们提供了很多方便。

但是，需要额外说明的是，刚刚说集合是有无序性的，但是$set$中的元素是默认排好序（按升序排列）的。（稍微说一句，$set$容器自动有序和快速添加、删除的性质是由其内部实现：红黑树（平衡树的一种）。这个东西过于高深我不会，所以不予过多介绍，有兴趣的小伙伴可以自行浏览相关内容。）

set容器的声明

$set$容器的声明和大部分$C++STL$容器一样，都是：容器名<变量类型> 名称的结构。前提需要开#include库。如：

#include<set>

set<int> s;

set<char> s;

set<pair<int,int> > s;

set<node> s;

struct node{...};

set容器的使用

其实，$C++STL$容器的使用方式都是差不多的。我们完全可以举一反三地去类比。与$bitset$重定义了许多奇形怪状新的函数之外，其他都是大致相同的。所以笔者在此不再做幼稚的介绍，大家都是竞赛狗，应该都能自己看明白。

s.empty();

$empty()$函数返回当前集合是否为空，是返回1，否则返回0.

s.size();

$size()$函数返回当前集合的元素个数。

s.clear();

$clear()$函数清空当前集合。

s.begin(),s.end();

$begin()$函数和$end()$函数返回集合的首尾迭代器。注意是迭代器。我们可以把迭代器理解为数组的下标。但其实迭代器是一种指针。这里需要注意的是，由于计算机区间“前闭后开”的结构，$begin()$函数返回的指针指向的的确是集合的第一个元素。但$end()$返回的指针却指向了集合最后一个元素后面一个元素。

s.insert(k);

$insert(k)$函数表示向集合中加入元素$k$。

s.erase(k);

$erase(k)$函数表示删除集合中元素$k$。这也反映了$set$容器的强大之处，指哪打哪，说删谁就删谁，完全省略了遍历、查找、复制、还原等繁琐操作。更不用像链表那种数据结构那么毒瘤。直接一个函数，用$O(logn)$的复杂度解决问题。

s.find(k);

$find(k)$函数返回集合中指向元素$k$的迭代器。如果不存在这个元素，就返回$s.end()$，这个性质可以用来判断集合中有没有这个元素。

其他好用的函数

下面介绍一些不是很常用，但是很好用的$set$容器的内置函数

s.lower_bound(),s.upper_bound();

熟悉$algorithm$库和二分、离散化的小伙伴会对这两个函数比较熟悉。其实这两个函数比较常用。但是对于$set$集合来讲就不是很常用。其中$lower\_bound$返回集合中第一个大于等于关键字的元素。$upper\_bound$返回集合中第一个严格大于关键字的元素。

s.equal_range();

这个东西是真的不常用...可能是我太菜了。

这个东西返回一个$pair$（内置二元组），分别表示第一个大于等于关键字的元素，第一个严格大于关键字的元素，也就是把前面的两个函数和在一起。如果有一个元素找不到的话，就会返回$s.end()$。