STL标准模板库之set

目录

• 一、关联式容器
• 二、什么是set？
  • 特点
  • 优缺点和适用场景：
• 三、定义及初始化
• 四、基本操作
  • 1）容量函数
  • 2）修改函数
  • 3）迭代器
  • 4）其他函数
• 五、与序列容器的不同点

一、关联式容器

关联式容器依据特定的排序准则，自动为其元素排序。排序准则以函数形式呈现，用来比较元素值（value）或元素键（key）。缺省情况下以operator<进行 比较，不过你也可以提供自己的比较函数，定义出不同的排序准则。

通常关联式容器由二叉树（binary tree）实现。在二叉树中，每个元素（节 点）都有一个父节点和两个子节点；左子树的所有元素都比自己小，右子树的所有元素都比自己大。关联式容器的差别主要在于元素的类型以及处理重复元素时的方式。

STL预先定义好的关联式容器有：集合（set）、多重集合（multiset）、映射（map）和多重映射（multimap）。

二、什么是set？

集合（set）简而言之是一种包含已排序对象的关联容器，不允许有重复元素。

一个集合通过一个链表来组织，在插入操作和删除操作上比向量（vector）快，但查找或添加末尾的元素时会有些慢。具体实现采用了红黑树的平衡二叉树的数据结构。

特点

• set中的元素都是排好序的。
• set中没有重复的元素。
• map和set的插入删除效率比用其他序列容器高，因为对于关联容器来说，不需要做内存拷贝和内存移动。

优缺点和适用场景：

优点：使用平衡二叉树实现，便于元素查找，且保持了元素的唯一性，以及能自动排序。

缺点：每次插入值的时候，都需要调整红黑树，效率有一定影响。

适用场景：适用于经常查找一个元素是否在某群集中且需要排序的场景。

三、定义及初始化

set<int> a; //定义一个int类型的集合a
set<int> b(a); //定义并用集合a初始化集合b
set<int> b(a.begin(), a.end()); //将集合a中的所有元素作为集合b的初始值
//类似的可以使用数组来初始化向量：
int n[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
list<int> a(n, n + 5);              //将数组n的前5个元素作为集合a的初值

四、基本操作

1）容量函数

• 容器大小：a.size()；//返回a中元素个数
• 容器最大容量：a.max_size();//预分配的内存空间与size不同，返回a在内存中总共可以容纳的元素个数
• 容器判空：a.empty();//空则返回true，否则返回false

2）修改函数

• 插入函数：a.insert(x)；//时间复杂度为O(log n)

  注意：set 在进行插入的时候是不允许有重复的键值的，如果新插入的键值与原有的键值重复，则插入无效（multiset可以重复）

• 删除函数：a.erase(参数)；

  参数可以是元素或者迭代器，返回下一个元素的迭代器，时间复杂度为O(log n)，注意在multiset中s.erase(x)会删除所有值为x的元素

set<int>::iterator it=a.begin();
a.erase(it);
a.erase(3);

• 删除区间[first,end)的元素：a.erase(iterator first, iterator end)；
• 清空所有元素：a.clear()；
• 交换两个同类型容器的元素：a.swap(b)；

set<int>st1;
st1.insert(1);
st1.insert(2);
st1.insert(3);
set<int>st2;
st1.insert(4);
st1.insert(5);
st1.insert(6);
st1.swap(st2);
//st1: 4 5 6
//st2: 1 2 3

3）迭代器

• 开始迭代器指针：a.begin();//时间复杂度为O(1)

• 末尾迭代器指针：a.end();

  返回集合的尾迭代器，众所周知，STL中区间都是左闭右开的，那么end()函数返回的迭代器即为指向集合中最大元素的下一个位置的迭代器，因此--s.end()才是指向集合中最大元素的迭代器，时间复杂度为O(1)

• 指向常量的开始迭代器指针：a.cbegin(); //意思就是不能通过这个指针来修改所指的内容，但还是可以通过其他方式修改的，而且指针也是可以移动的。

• 指向常量的末尾迭代器指针：a.cend();

• 反向迭代器指针，指向最后一个元素：a.rbegin();

• 反向迭代器指针，指向第一个元素的前一个元素：a.rend();

• 返回最后一个key<=keyElem元素的迭代器：a.lower_bound(keyElem);

• 返回第一个key>keyElem元素的迭代器：a.upper_bound(keyElem);

//假设 st：1 2 3
    cout << "*(st.begin()): " << *(st.begin()) << endl;
    cout << "*(st.end()): " << *(--st.end()) << endl;
    cout << "*(st.cbegin()): " << *(st.cbegin()) << endl;
    cout << "*(st.cend()): " << *(--st.cend()) << endl;
    cout << "*(st.rbegin()): " << *(st.rbegin()) << endl;
    cout << "*(st.rend()): " << *(--st.rend()) << endl;
    cout << "*(st.lower_bound(2)): " << *(st.lower_bound(2)) << endl;
    cout << "*(st.upper_bound(2)): " << *(st.upper_bound(2)) << endl;
/*
*(st.begin()): 1
*(st.end()): 3
*(st.cbegin()): 1
*(st.cend()): 3
*(st.rbegin()): 3
*(st.rend()): 1
*(st.lower_bound(2)): 2
*(st.upper_bound(2)): 3
*/

4）其他函数

• 统计键key的元素个数：a.count(key)；//有则为1，无则为0

• 查找函数：a.find(x)；

  在set中查找值为x的元素，并返回指向该元素的迭代器，若不存在，返回set.end()，时间复杂度为O(log n)

五、与序列容器的不同点

• set 只支持默认构造函数和拷贝构造函数，没有其它重载的构造函数。
• set 只能使用insert的两种重载函数插入，不支持push_back()和push_front()函数。
• set 能不通过迭代器，只通过元素值来删除该元素。
• set 容器不提供下标操作符。为了通过键从 set 中获取元素，可使用 find 运算。
• set 不支持STL里的reverse和sort算法。