9 STL【set介绍】【set创建】【添加/删除set元素】【multiset】

0 - 前言

参考：C++ STL set容器完全攻略（超级详细）

1 - set是什么

和 map、multimap 容器不同，使用 set 容器存储的各个键值对，要求键 key 和值 value 必须相等。基于 set 容器的这种特性，当使用 set 容器存储键值对时，只需要为其提供各键值对中的 value 值（也就是 key 的值）即可。

map、multimap 容器都会自行根据键的大小对存储的键值对进行排序，set 容器也会如此，只不过 set 容器中各键值对的键 key 和值 value 是相等的，根据 key 排序，也就等价为根据 value 排序。

从语法上讲 set 容器并没有强制对存储元素的类型做 const 修饰，即 set 容器中存储的元素的值是可以修改的。但是，C++ 标准为了防止用户修改容器中元素的值，对所有可能会实现此操作的行为做了限制，使得在正常情况下，用户是无法做到修改 set 容器中元素的值的。

切勿尝试直接修改 set 容器中已存储元素的值，这很有可能破坏 set 容器中元素的有序性，最正确的修改 set 容器中元素值的做法是：先删除该元素，然后再添加一个修改后的元素。

set 容器定义于<set>头文件，并位于 std 命名空间中。因此如果想在程序中使用 set 容器，该程序代码应先包含如下语句：

#include <set>
using namespace std;

2 - set的创建

//1) 调用默认构造函数
set<string> myset;

该容器采用默认的std::less<T>规则，会对存储的 string 类型元素做升序排序

//2) set 类模板还支持在创建 set 容器的同时，对其进行初始化
set<string> myset{
    
    "http://c.biancheng.net/java/",
                  "http://c.biancheng.net/stl/",
                  "http://c.biancheng.net/python/"};

//3)拷贝（复制）构造函数，将已有 set 容器中存储的所有元素全部复制到新 set 容器中
set<string> copyset(myset);

//4) 取已有 set 容器中的部分元素，来初始化新 set 容器
set<string> myset{
    
     "http://c.biancheng.net/java/",
                  "http://c.biancheng.net/stl/",
                  "http://c.biancheng.net/python/" };
set<string> copyset(++myset.begin(), myset.end());

//5) 以上几种方式创建的 set 容器，都采用了默认的std::less<T>规则,手动修改 set 容器中的排序规则
set<string,greater<string> > myset{
    
    
    "http://c.biancheng.net/java/",
    "http://c.biancheng.net/stl/",
    "http://c.biancheng.net/python/"};

3 - set成员函数

4 - 迭代器

和 map 容器不同，C++ STL 中的 set 容器类模板中未提供 at() 成员函数，也未对 [] 运算符进行重载。因此，要想访问 set 容器中存储的元素，只能借助 set 容器的迭代器。

C++ STL 标准库为 set 容器配置的迭代器类型为双向迭代器。这意味着，假设 p 为此类型的迭代器，则其只能进行 ++p、p++、–p、p–、*p 操作，并且 2 个双向迭代器之间做比较，也只能使用 == 或者 != 运算符。

以上成员函数返回的迭代器，指向的只是 set 容器中存储的元素，而不再是键值对。另外，以上成员方法返回的迭代器，无论是 const 类型还是非 const 类型，都不能用于修改 set 容器中的值。

equal_range(val) 函数的返回值是一个 pair 类型数据，其包含 2 个迭代器，表示 set 容器中和指定参数 val 相等的元素所在的区域，但由于 set 容器中存储的元素各不相等，因此该函数返回的这 2 个迭代器所表示的范围中，最多只会包含 1 个元素。

虽然 C++ STL 标准中，set 类模板中包含 lower_bound()、upper_bound()、equal_range() 这 3 个成员函数，但它们更适用于 multiset 容器，几乎不会用于操作 set 容器。

遍历set：

for (auto iter = myset.begin(); iter != myset.end(); ++iter) {
    
    
    cout << *iter << endl;
}

5 - set添加元素

insert

C++ 11 标准的 set 类模板中提供了多种不同语法格式的 insert() 成员方法

1) 只要给定目标元素的值，insert() 方法即可将该元素添加到 set 容器中

//普通引用方式传参
pair<iterator,bool> insert (const value_type& val);
//右值引用方式传参
pair<iterator,bool> insert (value_type&& val);

val 表示要添加的新元素，该方法的返回值为 pair 类型。

可以看到，以上 2 种语法格式的 insert() 方法，返回的都是 pair 类型的值，其包含 2 个数据，一个迭代器和一个 bool 值：

• 当向 set 容器添加元素成功时，该迭代器指向 set 容器新添加的元素，bool 类型的值为 true；
• 如果添加失败，即证明原 set 容器中已存有相同的元素，此时返回的迭代器就指向容器中相同的此元素，同时 bool 类型的值为 false。

#include <iostream>
#include <set>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
    
    
    //创建并初始化set容器
    std::set<std::string> myset;
    //准备接受 insert() 的返回值
    pair<set<string>::iterator, bool> retpair;
    //采用普通引用传值方式
    string str = "http://c.biancheng.net/stl/";
    retpair = myset.insert(str);
    cout << "iter->" << *(retpair.first) << " " << "bool = " << retpair.second << endl;
    //采用右值引用传值方式
    retpair = myset.insert("http://c.biancheng.net/python/");
    cout << "iter->" << *(retpair.first) << " " << "bool = " << retpair.second << endl;
    return 0;
}

2) insert() 还可以指定将新元素插入到 set 容器中的具体位置，其语法格式如下：

//以普通引用的方式传递 val 值
iterator insert (const_iterator position, const value_type& val);
//以右值引用的方式传递 val 值
iterator insert (const_iterator position, value_type&& val);

以上 2 种语法格式中，insert() 函数的返回值为迭代器：

• 当向 set 容器添加元素成功时，该迭代器指向容器中新添加的元素；
• 当添加失败时，证明原 set 容器中已有相同的元素，该迭代器就指向 set 容器中相同的这个元素。

#include <iostream>
#include <set>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
    
    
    //创建并初始化set容器
    std::set<std::string> myset;
    //准备接受 insert() 的返回值
    set<string>::iterator iter;
    //采用普通引用传值方式
    string str = "http://c.biancheng.net/stl/";
    iter = myset.insert(myset.begin(),str);
    cout << "myset size =" << myset.size() << endl;
    //采用右值引用传值方式
    iter = myset.insert(myset.end(),"http://c.biancheng.net/python/");
    cout << "myset size =" << myset.size() << endl;
    return 0;
}

注意，使用 insert() 方法将目标元素插入到 set 容器指定位置后，如果该元素破坏了容器内部的有序状态，set 容器还会自行对新元素的位置做进一步调整。也就是说，insert() 方法中指定新元素插入的位置，并不一定就是该元素最终所处的位置。

3) insert() 方法支持向当前 set 容器中插入其它 set 容器指定区域内的所有元素，只要这 2 个 set 容器存储的元素类型相同即可。

template <class InputIterator>
  void insert (InputIterator first, InputIterator last);

其中 first 和 last 都是迭代器，它们的组合 [first,last) 可以表示另一 set 容器中的一块区域，该区域包括 first 迭代器指向的元素，但不包含 last 迭代器指向的元素。

4) 采用如下格式的 insert() 方法，可实现一次向 set 容器中添加多个元素

void insert ( {
    
    E1, E2,...,En} );

C++ 11 标准的 set 类模板中，还提供有另外 2 个成员方法，分别为 implace() 和 implace_hint() 方法，借助它们不但能实现向 set 容器添加新元素的功能，其实现效率也比 insert() 成员方法更高。

emplace

template <class... Args>
  pair<iterator,bool> emplace (Args&&... args);

参数 (Args&&… args) 指的是，只需要传入构建新元素所需的数据即可，该方法可以自行利用这些数据构建出要添加的元素。比如，若 set 容器中存储的元素类型为自定义的结构体或者类，则在使用 emplace() 方法向容器中添加新元素时，构造新结构体变量（或者类对象）需要多少个数据，就需要为该方法传入相应个数的数据。

另外，该方法的返回值类型为 pair 类型，其包含 2 个元素，一个迭代器和一个 bool 值：

• 当该方法将目标元素成功添加到 set 容器中时，其返回的迭代器指向新插入的元素，同时 bool 值为 true；
• 当添加失败时，则表明原 set 容器中已存在相同值的元素，此时返回的迭代器指向容器中具有相同键的这个元素，同时 bool 值为 false。

//创建并初始化 set 容器
std::set<string>myset;
//向 myset 容器中添加元素
pair<set<string, string>::iterator, bool> ret = myset.emplace("http://c.biancheng.net/stl/");

emplace_hint

emplace_hint() 方法的功能和 emplace() 类似

template <class... Args>
  iterator emplace_hint (const_iterator position, Args&&... args);

和 emplace() 方法相比，有以下 2 点不同：

• 该方法需要额外传入一个迭代器，用来指明新元素添加到 set 容器的具体位置（新元素会添加到该迭代器指向元素的前面）；
• 返回值是一个迭代器，而不再是 pair 对象。当成功添加元素时，返回的迭代器指向新添加的元素；反之，如果添加失败，则迭代器就指向 set 容器和要添加元素的值相同的元素。

和 insert() 方法一样，虽然 emplace_hint() 方法中指定了添加新元素的位置，但 set 容器为了保持数据的有序状态，可能会移动其位置。

6 - set删除元素

如果想删除 set 容器存储的元素，可以选择用 erase() 或者 clear() 成员方法

erase

//删除 set 容器中值为 val 的元素
size_type erase (const value_type& val);
//删除 position 迭代器指向的元素
iterator  erase (const_iterator position);
//删除 [first,last) 区间内的所有元素
iterator  erase (const_iterator first, const_iterator last);

其中，第 1 种格式的 erase() 方法，其返回值为一个整数，表示成功删除的元素个数；后 2 种格式的 erase() 方法，返回值都是迭代器，其指向的是 set 容器中删除元素之后的第一个元素。

注意，如果要删除的元素就是 set 容器最后一个元素，则 erase() 方法返回的迭代器就指向新 set 容器中最后一个元素之后的位置（等价于 end() 方法返回的迭代器）。

#include <iostream>
#include <set>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
    
    
    //创建并初始化 set 容器
    std::set<int>myset{
    
    1,2,3,4,5};
    cout << "myset size = " << myset.size() << endl;
   
    //1) 调用第一种格式的 erase() 方法
    int num = myset.erase(2); //删除元素 2，myset={1,3,4,5}
    cout << "1、myset size = " << myset.size() << endl;
    cout << "num = " << num << endl;
    //2) 调用第二种格式的 erase() 方法
    set<int>::iterator iter = myset.erase(myset.begin()); //删除元素 1，myset={3,4,5}
    cout << "2、myset size = " << myset.size() << endl;
    cout << "iter->" << *iter << endl;
    //3) 调用第三种格式的 erase() 方法
    set<int>::iterator iter2 = myset.erase(myset.begin(), --myset.end());//删除元素 3,4，myset={5}
    cout << "3、myset size = " << myset.size() << endl;
    cout << "iter2->" << *iter2 << endl;
    return 0;
}

clear

如果需要删除 set 容器中存储的所有元素，可以使用 clear() 成员方法

void clear();

7 - multiset

set 容器具有以下几个特性：

• 不再以键值对的方式存储数据，因为 set 容器专门用于存储键和值相等的键值对，因此该容器中真正存储的是各个键值对的值（value）；
• set 容器在存储数据时，会根据各元素值的大小对存储的元素进行排序（默认做升序排序）；
• 存储到 set 容器中的元素，虽然其类型没有明确用 const 修饰，但正常情况下它们的值是无法被修改的；
• set 容器存储的元素必须互不相等。

multiset 容器遵循 set 容器的前 3 个特性，仅在第 4 条特性上有差异。和 set 容器不同的是，multiset 容器可以存储多个值相同的元素。

multiset 类模板也定义在<set>头文件

7 - 1 创建multiset

//1) 调用默认构造函数
multiset<string> mymultiset;

//2) multiset 类模板还支持在创建 multiset 容器的同时，对其进行初始化
multiset<string> mymultiset{
    
     "http://c.biancheng.net/java/",
                            "http://c.biancheng.net/stl/",
                            "http://c.biancheng.net/python/" };

//3) 拷贝（复制）构造函数
multiset<string> copymultiset(mymultiset);

//4） 取已有 multiset 容器中的部分元素，来初始化新 multiset 容器
set<string> copymultiset(++mymultiset.begin(), mymultiset.end());

//5) 手动修改 multiset 容器中的排序规则
multiset<string, greater<string> > mymultiset{
    
    
    "http://c.biancheng.net/java/",
    "http://c.biancheng.net/stl/",
    "http://c.biancheng.net/python/" };

7 - 2 multiset成员函数

注意，虽然 multiset 容器和 set 容器拥有的成员方法完全相同，但由于 multiset 容器允许存储多个值相同的元素，因此诸如 count()、find()、lower_bound()、upper_bound()、equal_range()等方法，更常用于 multiset 容器。