【C++】STL标准模板库容器set

🕗 发布于 2024-09-27 13:54 c++ 开发语言 学习笔记 STL

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目录

📌关联式容器set(集合)简介

📌set(集合)的使用

🎏set(集合)的模板参数列表

🎏set(集合)的构造函数

🎏set(集合)的迭代器

🎏set(集合)的容量

🎏set(集合)的修改操作

📌关联式容器multiset简介

📌关联式容器multiset使用

结语

        在之前对STL的学习中，我们已经接触过STL中的部分容器，比如：vector、list、deque、forward_list(C++11)等，根据"数据在容器中的排列"特性,这些容器统称为序列式(sequence)容器，因为其底层为线性序列的数据结构，里面存储的是元素本身。

        还有一种容器是关联式(associative)容器, 关联式容器也是用来存储数据的，与序列式容器不同的是，其里面存储的是<key, value>结构的键值对，在数据检索时比序列式容器效率更高。

        下图列出了STL中的各种容器,以及其基层与衍生层的关系:

📌关联式容器set(集合)简介

        我们先来看一下cplusplus.com - The C++ Resources Network网站对set的文档介绍:

        总结一下:

set是按照一定次序存储元素的容器。
在set中，元素的value也标识它(value就是key，类型为T)，并且每个value必须是唯一的。set中的元素不能在容器中修改(元素总是const)，但是可以从容器中插入或删除它们。
在内部，set中的元素总是按照其内部比较对象(类型比较)所指示的特定严格弱排序准则进行排序。
set容器通过key访问单个元素的速度通常比unordered_set容器慢，但它们允许根据顺序对子集进行直接迭代。
set在底层是用二叉搜索树(红黑树)实现的。

        注意:

与map/multimap不同，map/multimap中存储的是真正的键值对<key, value>，set中只放value，但在底层实际存放的是由<value, value>构成的键值对。
set中插入元素时，只需要插入value即可，不需要构造键值对。
set中的元素不可以重复(因此可以使用set进行去重)。
使用set的迭代器遍历set中的元素，可以得到有序序列。
set中的元素默认按照小于来比较。
set中查找某个元素，时间复杂度为： $log_2 n$ 。
set中的元素不允许修改(因为修改key可能会导致二叉搜索树结构被破坏)。
set中的底层使用二叉搜索树(更准确的说：平衡二叉搜索树(红黑树))来实现。

📌set(集合)的使用

🎏set(集合)的模板参数列表

set的模板参数及含义如下:

🎏set(集合)的构造函数

set的构造函数及其功能如下:

使用示例如下:

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

int main()
{
//构造一个没有元素的空容器
set<int> s1;
for (auto e : s1)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;

vector<int> v;
v.push_back(2);
v.push_back(5);
v.push_back(1);
v.push_back(4);
v.push_back(3);

//迭代器区间构造
set<int> s2(v.begin(), v.end());
for (auto e : s2)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;

//拷贝构造
set<int> s3(s2);
for (auto e : s3)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;

return 0;
}

运行效果如下:

🎏set(集合)的迭代器

set的迭代器相关函数及其功能如下:

使用示例如下:

int main()
{
vector<int> v;
v.push_back(2);
v.push_back(5);
v.push_back(1);
v.push_back(4);
v.push_back(3);

//迭代器区间构造
set<int> s(v.begin(), v.end());

//正向迭代器
set<int>::iterator it_b = s.begin();//访问正向迭代器开始
cout << *it_b << endl;

set<int>::iterator it_e = s.end();//访问正向迭代器结束
--it_e;
cout << *it_e << endl;
++it_e;

while (it_b != it_e)
{
cout << *it_b << " ";//使用正向迭代器遍历set
++it_b;
}
cout << endl;

//反向迭代器
set<int>::reverse_iterator rit_b = s.rbegin();//访问反向迭代器开始
cout << *rit_b << endl;

set<int>::reverse_iterator rit_e = s.rend();//访问反向迭代器结束
--rit_e;
cout << *rit_e << endl;
++rit_e;

while (rit_b != rit_e)
{
cout << *rit_b << " ";//使用反向迭代器遍历set
++rit_b;
}
cout << endl;

return 0;
}

运行结果如下:

🎏set(集合)的容量

set的容量相关函数及其功能如下:

使用示例如下:

int main()
{
//构造一个没有元素的空容器
set<int> s1;
cout << s1.empty() << endl;
cout << s1.size() << endl;
cout << s1.max_size() << endl;


vector<int> v;
v.push_back(2);
v.push_back(5);
v.push_back(1);
v.push_back(4);
v.push_back(3);

//迭代器区间构造
set<int> s2(v.begin(), v.end());
cout << s2.empty() << endl;
cout << s2.size() << endl;
cout << s2.max_size() << endl;

return 0;
}

运行结果如下:

🎏set(集合)的修改操作

set的修改相关函数及其功能如下:

函数声明功能介绍
pair<iterator, bool> insert(const value_type&x) 在set中插入元素x，实际插入的是<x, x>构成的
键值对，如果插入成功，返回<该元素在set中的
位置，true>,如果插入失败，说明x在set中已经
存在，返回<x在set中的位置，false>
void erase ( iterator position )
删除set中position位置上的元素

size_type erase ( const key_type& x ) 删除set中值为x的元素，返回删除的元素的个数
void erase ( iterator first, iterator last ) 删除set中[first, last)区间中的元素
void swap ( set<Key,Compare,Allocator>& st ) 交换两个set中的元素
void clear ( ) 将set中的元素清空
iterator find ( const key_type& x ) const 返回set中值为x的元素的位置
size_type count ( const key_type& x ) const 返回set中值为x的元素的个数

insert,erase,clear,find函数使用示例如下:
int main()
{
//构造一个没有元素的空容器
set<int> s1;
//插入元素
s1.insert(3);
s1.insert(1);
s1.insert(7);
s1.insert(4);
s1.insert(0);
s1.insert(8);
s1.insert(2);
s1.insert(6);
s1.insert(9);
s1.insert(5);

for (auto k : s1)
{
cout << k << " ";
}
cout << endl;

set<int>::iterator pos = s1.find(1);
//迭代器删除元素
s1.erase(pos);
for (auto k : s1)
{
cout << k << " ";
}
cout << endl;

//key值删除元素
s1.erase(3);
for (auto k : s1)
{
cout << k << " ";
}
cout << endl;

//迭代区间删除元素
s1.erase(s1.begin(), s1.find(5));
for (auto k : s1)
{
cout << k << " ";
}
cout << endl;

//清空set中的元素
s1.clear();
for (auto k : s1)
{
cout << k << " ";
}
cout << endl;

return 0;
}
运行结果如下:

swap函数使用示例如下:
int main()
{
//构造两个没有元素的空容器
set<int> s1;
set<int> s2;
//s1中插入元素
s1.insert(3);
s1.insert(1);
s1.insert(4);
s1.insert(0);
s1.insert(2);

cout << "s1 : ";
for (auto k : s1)
{
cout << k << " ";
}
cout << endl;

cout << "s2 : ";
for (auto k : s2)
{
cout << k << " ";
}
cout << endl;

//交换s1和s2的值
s1.swap(s2);
cout << "s1 : ";
for (auto k : s1)
{
cout << k << " ";
}
cout << endl;

cout << "s2 : ";
for (auto k : s2)
{
cout << k << " ";
}
cout << endl;

return 0;
}
        运行结果如下:

        count()函数的定义如下图:



        count函数使用示例如下:
int main()
{
//构造一个没有元素的空容器
set<int> s1;
//s1中插入元素
s1.insert(3);
s1.insert(1);
s1.insert(4);
s1.insert(0);
s1.insert(2);

cout << "s1 : ";
for (auto k : s1)
{
cout << k << " ";
}
cout << endl;

cout << s1.count(2) << endl;
cout << s1.count(4) << endl;
cout << s1.count(6) << endl;
cout << s1.count(8) << endl;

return 0;
}
运行结果如下:

函数声明	功能介绍
pair<iterator, bool> insert(const value_type&x)	在set中插入元素x，实际插入的是<x, x>构成的键值对，如果插入成功，返回<该元素在set中的位置，true>,如果插入失败，说明x在set中已经存在，返回<x在set中的位置，false>
void erase ( iterator position )	删除set中position位置上的元素
size_type erase ( const key_type& x )	删除set中值为x的元素，返回删除的元素的个数
void erase ( iterator first, iterator last )	删除set中[first, last)区间中的元素
void swap ( set<Key,Compare,Allocator>& st )	交换两个set中的元素
void clear ( )	将set中的元素清空
iterator find ( const key_type& x ) const	返回set中值为x的元素的位置
size_type count ( const key_type& x ) const	返回set中值为x的元素的个数

📌关联式容器multiset简介

         我们先来看一下cplusplus.com - The C++ Resources Network网站对set的文档介绍:

        总结一下:

multiset是按照特定顺序存储元素的容器，其中元素是可以重复的。
在multiset中，元素的value也会识别它(因为multiset中本身存储的就是<value, value>组成的键值对，因此value本身就是key，key就是value，类型为T). multiset元素的值不能在容器中进行修改(因为元素总是const的)，但可以从容器中插入或删除。
在内部，multiset中的元素总是按照其内部比较规则(类型比较)所指示的特定严格弱排序准则进行排序。
multiset容器通过key访问单个元素的速度通常比unordered_multiset容器慢，但当使用迭代器遍历时会得到一个有序序列。
multiset底层结构为二叉搜索树(红黑树)

        注意:

multiset中再底层中存储的是<value, value>的键值对
mtltiset的插入接口中只需要插入即可
与set的区别是，multiset中的元素可以重复，set是中value是唯一的
使用迭代器对multiset中的元素进行遍历，可以得到有序的序列
multiset中的元素不能修改
在multiset中找某个元素，时间复杂度为$O(log_2 N)$
multiset的作用：可以对元素进行排序

📌关联式容器multiset使用

multiset的接口是和set一模一样的,区别在于具体的使用上:

首先,multiset支持插入重复的键值key, 这就意味着multiset没有set的去重作用 :

int main()
{
//构造一个没有元素的空容器set
set<int> s;
s.insert(3);
s.insert(1);
s.insert(5);
s.insert(5);//插入多个重复键值key
s.insert(5);
s.insert(4);
s.insert(5);
s.insert(2);
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;

//构造一个没有元素的空容器multiset
multiset<int> ms;
ms.insert(3);
ms.insert(1);
ms.insert(5);
ms.insert(5);//插入多个重复键值key
ms.insert(5);
ms.insert(4);
ms.insert(5);
ms.insert(2);

for (auto e : ms)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;

return 0;
}

运行结果如下:

同时,对于set模板里几乎没有什么意义的几个函数接口在multiset这里就可以得到很好的应用了,如:count,equal_range等函数:

如下代码,我们利用count函数计算multiset中5出现的次数,并利用equal_range函数将其全部删除:

int main()
{
//构造一个没有元素的空容器multiset
multiset<int> ms;
ms.insert(3);
ms.insert(1);
ms.insert(5);
ms.insert(5);//插入多个重复键值key
ms.insert(5);
ms.insert(4);
ms.insert(5);
ms.insert(2);

for (auto e : ms)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;

//计算5出现的次数
cout << "5出现的次数: " << ms.count(5) << endl;

//删掉所有的5
pair<multiset<int>::iterator, multiset<int>::iterator> ret = ms.equal_range(5);//这里ret的类型直接用auto也行
multiset<int>::iterator left = ret.first;
multiset<int>::iterator right = ret.second;
ms.erase(left, right);

for (auto e : ms)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;

return 0;
}

运行结果如下:

结语

希望这篇关于 STL标准模板库容器set 的博客能对大家有所帮助,欢迎大佬们留言或私信与我交流.

学海漫浩浩,我亦苦作舟!关注我,大家一起学习,一起进步!

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