set的基本知识及案例

set是一个集合容器,其中所包含的元素是唯一的,集合中的元素按一定的顺序排列。元素插入过程是按排序规则插入,所以不能指定插入位置。
set采用红黑树变体的数据结构实现,红黑树属于平衡二叉树。在插入操作和删除操作上比vector快。
set不可以直接存取元素。(不可以使用at.(pos)与[]操作符)。
multiset与set的区别:set支持唯一键值,每个元素值只能出现一次;而multiset中同一值可以出现多次。
不可以直接修改set或multiset容器中的元素值,因为该类容器是自动排序的。如果希望修改一个元素值,必须先删除原有的元素,再插入新的元素。
#include <set> 

set/multiset对象的默认构造

set<int> setInt;            //一个存放int的set容器。
set<float> setFloat;     //一个存放float的set容器。
set<string> setString;     //一个存放string的set容器。
multiset<int> mulsetInt;            //一个存放int的multi set容器。
multi set<float> multisetFloat;     //一个存放float的multi set容器。
multi set<string> multisetString;     //一个存放string的multi set容器。

set的插入与迭代器

set.begin();  //返回容器中第一个数据的迭代器。
set.end();  //返回容器中最后一个数据之后的迭代器。
set.rbegin();  //返回容器中倒数第一个元素的迭代器。
set.rend();   //返回容器中倒数最后一个元素的后面的迭代器。
 
set<int> setInt;
setInt.insert(3);   setInt.insert(1);    setInt.insert(5);       setInt.insert(2);
for(set<int>::iterator it=setInt.begin(); it!=setInt.end(); ++it)
{
      int iItem = *it;
      cout << iItem;    //或直接使用cout << *it
}                       //这样子便顺序输出  1 2 3 5
set.rbegin()与set.rend()。

Set集合的元素排序

set<int,less<int> >  setIntA;         //该容器是按升序方式排列元素。
set<int,greater<int> > setIntB;     //该容器是按降序方式排列元素。
set<int>     相当于 set<int,less<int>>
less<int>与greater<int>中的int可以改成其它类型,该类型主要要跟set容纳的数据类型一致。
疑问1:less<>与greater<>是什么?
疑问2:如果set<>不包含int类型,而是包含自定义类型,set容器如何排序?
要解决如上两个问题,需要了解容器的函数对象,也叫伪函数,英文名叫functor。
下面将讲解什么是functor,functor的用法。
 
使用stl提供的函数对象
set<int,greater<int>> setIntB;  
setIntB.insert(3);
setIntB.insert(1);
setIntB.insert(5);
setIntB.insert(2);
此时容器setIntB就包含了按顺序的5,3,2,1元素

函数对象functor的用法

尽管函数指针被广泛用于实现函数回调,但C++还提供了一个重要的实现回调函数的方法,那就是函数对象。
functor,翻译成函数对象,伪函数,算符,是重载了“()”操作符的普通类对象。从语法上讲,它与普通函数行为类似。
greater<>与less<>就是函数对象。
下面举出greater<int>的简易实现原理。
 
下面举出greater<int>的简易实现原理。
struct greater
{
bool operator() (const int& iLeft, const int& iRight)
{
       return (iLeft>iRight);    //如果是实现less<int>的话,这边是写return (iLeft<iRight);
}
}
容器就是调用函数对象的operator()方法去比较两个值的大小。
 
题目:学生包含学号,姓名属性,现要求任意插入几个学生对象到set容器中,使得容器中的学生按学号的升序排序。
 
解:
//学生类
class CStudent
{
    public:
         CStudent(int iID, string strName)
         {
             m_iID = iID;
             m_strName = strName;
         }
     int m_iID;       //学号
     string m_strName;   //姓名
}
//为保持主题鲜明,本类不写拷贝构造函数,不类也不需要写拷贝构造函数。但大家仍要有考虑拷贝构造函数的习惯。
 
//函数对象
struct StuFunctor
{
         bool operator()  (const CStudent &stu1, const CStudent &stu2)
         {
             return (stu1.m_iID<stu2.m_iID);
         }
}
 
//main函数
void main()
{
         set<CStudent, StuFunctor> setStu;
         setStu.insert(CStudent(3,"小张"));
         setStu.insert(CStudent(1,"小李"));
         setStu.insert(CStudent(5,"小王"));
         setStu.insert(CStudent(2,"小刘"));
         //此时容器setStu包含了四个学生对象,分别是按姓名顺序的“小李”,“小刘”,“小张”,“小王”
}

set对象的拷贝构造与赋值

set(const set &st);             //拷贝构造函数
set& operator=(const set &st);  //重载等号操作符
set.swap(st);              //交换两个集合容器
 eg:
    set<int> setIntA;
    setIntA.insert(3);
    setIntA.insert(1);
    setIntA.insert(7);
    setIntA.insert(5);
    setIntA.insert(9);
 
    set<int> setIntB(setIntA);  //1 3 5 7 9
   
    set<int> setIntC;
    setIntC = setIntA;      //1 3 5 7 9
 
    setIntC.insert(6);
    setIntC.swap(setIntA);      //交换

set的大小

set.size();    //返回容器中元素的数目
set.empty();//判断容器是否为空
 eg:
    set<int> setIntA;
    setIntA.insert(3);
    setIntA.insert(1);
    setIntA.insert(7);
    setIntA.insert(5);
    setIntA.insert(9);
 
    if (!setIntA.empty())
    {
         int iSize = setIntA.size();       //5
    }

set的删除

set.clear();       //清除所有元素
set.erase(pos);   //删除pos迭代器所指的元素,返回下一个元素的迭代器。
set.erase(beg,end);       //删除区间[beg,end)的所有元素 ,返回下一个元素的迭代器。
set.erase(elem);     //删除容器中值为elem的元素。
 
删除区间内的元素
setInt是用set<int>声明的容器,现已包含按顺序的1,3,5,6,9,11元素。
set<int>::iterator itBegin=setInt.begin();
++ itBegin;
set<int>::iterator itEnd=setInt.begin();
++ itEnd;
++ itEnd;
++ itEnd;
setInt.erase(itBegin,itEnd);
//此时容器setInt包含按顺序的1,6,9,11四个元素。
 
删除容器中第一个元素
setInt.erase(setInt.begin());        //6,9,11
 
删除容器中值为9的元素
set.erase(9);   
 
 
删除setInt的所有元素
setInt.clear();             //容器为空

set的查找

set.find(elem);   //查找elem元素,返回指向elem元素的迭代器。
set.count(elem);   //返回容器中值为elem的元素个数。对set来说,要么是0,要么是1。对multiset来说,值可能大于1。
set.lower_bound(elem);  //返回第一个>=elem元素的迭代器。
set.upper_bound(elem);     //  返回第一个>elem元素的迭代器。
set.equal_range(elem);         //返回容器中与elem相等的上下限的两个迭代器。上限是闭区间,下限是开区间,如[beg,end)。
 
以上函数返回两个迭代器,而这两个迭代器被封装在pair中。
以下讲解pair的含义与使用方法。

 eg:
    set<int> setInt;
    setInt.insert(3);
    setInt.insert(1);
    setInt.insert(7);
    setInt.insert(5);
    setInt.insert(9);
 
    set<int>::iterator itA = setInt.find(5);
    int iA = *itA;        //iA == 5
    int iCount = setInt.count(5);    //iCount == 1
 
    set<int>::iterator itB = setInt.lower_bound(5);
    set<int>::iterator itC = setInt.upper_bound(5);
    int iB = *itB;    //iB == 5
    int iC = *itC; //iC == 7
 
pair< set<int>::iterator, set<int>::iterator > pairIt = setInt.equal_range(5);  //pair是什么?

pair的使用

pair译为对组,可以将两个值视为一个单元。
pair<T1,T2>存放的两个值的类型,可以不一样,如T1为int,T2为float。T1,T2也可以是自定义类型。
pair.first是pair里面的第一个值,是T1类型。
pair.second是pair里面的第二个值,是T2类型。
 
set<int> setInt;
...  //往setInt容器插入元素1,3,5,7,9
pair< set<int>::iterator , set<int>::iterator > pairIt = setInt.equal_range(5);
set<int>::iterator itBeg = pairIt.first;
set<int>::iterator itEnd = pairIt.second;
//此时 *itBeg==5  而  *itEnd ==7

#include <iostream>
#include <queue>
#include <cstring>
#include <set>
using namespace std;

class Student
{
private:
	char m_name[20];
	int m_age;
public:
	Student(char *n, int a);
	void print() const ;
	bool operator > (const Student &s) const;    //重载大于符号
	bool operator < (const Student &s) const;    //重载小于符号
};

Student::Student(char *n, int a)
{
	strcpy(m_name, n);
	m_age=a;
}

void Student::print() const 
{
	cout << m_name << " " << m_age << endl;
}

bool Student::operator > (const Student &s) const
{
	return (this->m_age > s.m_age);                  //根据年龄排序
//  return (strcmp(this->m_name, s.m_name)>0);	     //根据姓名排序
}

bool Student::operator < (const Student &s) const
{
	return (this->m_age < s.m_age);
//	return (strcmp(this->m_name, s.m_name)<0);	
}


int main()
{
	//srand(time(NULL));     //随机取数
	set<Student, less<Student> > s;
	
	Student s1("aa",20);
	Student s2("bb",25);    
	Student s3("cc",19);
	Student s4("dd",22);
	Student s5("ee",30);
	Student s6("ff",30);
	Student s7("gg",34);
	Student s8("hh",44);
	
	s.insert(s1);
	s.insert(s6);    
	s.insert(s2);
	s.insert(s2);      //即使写了两遍,但是只插入一次
	s.insert(s3);
	s.insert(s4);
	//s.insert(s5);     //s5无法覆盖了s6
	s.insert(s7);
	s.insert(s8);
	
	
	
	for(set<Student, less<Student> >::iterator it= s.begin();it != s.end(); it++)
	{
		it->print();
	}
	
	cout << "size :" << s.size() << endl;
	
	if(s.empty())
	{
		cout << "Set is empty" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "Set is not empty" << endl;
	}
	 
	cout << "*********erase iterator**********" << endl;     //依靠删除迭代器(指针)
	set<Student, less<Student> >::iterator it= s.begin();
	it++;
	s.erase(it);
	for(it= s.begin();it != s.end(); it++)
	{
		it->print();
	}
	
	
	cout << "**************erase element***********" << endl;   //利用set的唯一性来删除
	Student a("cc",20);
	s.erase(a);
	for(it= s.begin();it != s.end(); it++)
	{
		it->print();
	}
	
	cout << "**************find***********" << endl;     //查找
	Student b("zz",100);
	it=s.find(b);
	if(it == s.end())
	{
		cout << "not exist" << endl;
	}
	else
	{
		it->print();
	}
	
	cout << "**************count***********" << endl;    //计数
	int num = s.count(b);
	cout << num << endl;
	
	cout << "**************lower_bound***********" << endl;      //
	Student c("gg",34);
	it=s.lower_bound(c);
	if(it==s.end())
	{
		cout << "failure" << endl;
	}
	else
	{
		it->print();
	}

	cout << "**************upper_bound***********" << endl;     
	it=s.upper_bound(c);
	if(it==s.end())
	{
		cout << "failure" << endl;
	}
	else
	{
		it->print();
	}
	
	cout << "**************equal_range***********" << endl;
	pair<set<Student, less<Student> >::iterator,set<Student, less<Student> >::iterator > p;
	p=s.equal_range(c);
	p.first->print();
	p.second->print();
	
	return 0;
}

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