Set和Multiset
Set和Multiset都会根据特定的排序准则，自动将元素排序，两者不同在于multiset允许元素重复，而set不允许元素重复。
Set和Multiset的使用均需要包含头文件<set>
#include<set>
在这个头文件中，上述两个类型都被定义为std命名空间中的class template：
template<
template Key,
template Compare = std::less<Key>,
template Allocator = std::allocator<Key>
> class set;
template<
template Key,
template Compare = std::less<Key>,
template Allocator = std::allocator<Key>
> class multiset;
必须是能够比较的对象，才能作为set或者multiset的元素（即所谓的comparable）。排序准则默认为less——这是个函数对象，以operator<对元素进行比较。第三个参数指定内存模型，默认是allocator，由C++标准库提供。
注意——
所谓的“排序准则”，必须定义strick weak ordering，其定义如下：
1. 必须是非对称的（anisymmertric）
对operator< 而言，如果x < y为true，那么y < x 必为false。
对判别式 op()而言，如果op(x,y)为ture，那么op(y,x)必须为false。
2. 必须是可传递的（transitive）
即，如果x<y, y<z，那么x<z。
3. 必须是非自反的（irreflexive）
即，x < x永远为false
4. 必须具有等效传递性（transitivity of equivalence）
即，如果a等于b且b等于c，那么a必然等于c。
规则1~4的目的是保证set和multiset元素能够区分less和equal的关系，即<和=的关系。而区分两者的关系则是为了辨别元素是否重复——如果两个元素x和y，x<y为ture且y<x为true，那么x和y被视为重复元素。
Multiset的想等元素排序是稳定排序，因此C++11保证插入和删除的相对位置的稳定性。
Set和Multiset的能力
与所有的关联式容器类似，set和multiset通常以平衡二叉树完成——通常是红黑树，红黑树在改变元素数量和元素搜索方面具有出色的性能，它保证节点安插最多做两个重新链接的动作，而到达某一元素的最长路径的深度，最多是最短路径深度的两倍。
set和multiset具有自动排序的功能，自动排序使得平衡二叉树在查找元素时具有卓越的效率。但同时也带来一种限制——set和multiset无法直接改变元素的值，因为这样会打乱原本的顺序。
set和multiset本身并不提供任何操作函数可以直接访问元素，从迭代器的角度而言，元素的值是常量。因此，要改变元素的值，只能删除再插入。
Set和Multiset的操作函数
创建、复制和析构函数
set的构造函数和析构函数，如下表所示——
| 序号 | 操作 | 效果 |
|---|---|---|
| 1 | set c | Default构造函数，产生一个空set，没有任何元素 |
| 2 | set c<op> | 建立一个空的set，并以op为排序规则 |
| 3 | set c(c2) set c=c2 |
Copy构造函数，建立c2同型set并成为c2的一份副本，该复制是深度复制 |
| 4 | set c(rv) set c=rv |
Move构造函数，rv是一个set右值引用，那么这里的构造函数是一个Move构造函数，建立一个新的set，取右值内容（C++11新特性） |
| 5 | set c(beg,end) | 建立一个set，并以迭代器所指向的区间[beg,end）作为元素值，该构造函数支持从其他容器类型接收元素 |
| 6 | set c(beg,end,op) | 建立一个set，并以迭代器所指向的区间[beg,end）作为元素值，同时以op作为排序准则 |
| 7 | set c(initlist) set c=initlist |
建立一个set，以初值列initlist元素为初值（C++11新特性） |
| 8 | c.~set() | 销毁所有元素，释放内存 |
其中，上表中set的形式可以置换为以下任意一种——
| 序号 | set | 效果 |
|---|---|---|
| 1 | set<Elem> | 使用默认排序准则，以Elem作为元素类型的set |
| 2 | set<Elem,op> | 使用op作为排序准则，以Elem作为元素类型的set |
| 3 | multiset<Elem> | 使用默认排序规则，以Elem作为元素类型的multiset |
| 4 | multiset<Elem,op> | 使用op作为排序准则，以Elem作为元素类型的multiset |
#include<set>
#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
cout << "multiset:" << endl;
multiset<string> ms{ "B","C","A","A","A" };
for (auto&it : ms) {
cout << it << " ";
}
cout << endl << "set:" << endl;
set<string> s{ "B","C","A","A" };
for (auto&it : s) {
cout << it << " ";
}
return 0;
}
上述代码中，使用range-based for循环对set/multiset的所有元素进行遍历，显然——
1.set/multiset具有自动排序功能；
2.set不允许重复元素，尽管使用初值列初始化有重复元素，但是即不生效，也不报错。
非更易型操作(Nonmodifying Operating)
Set也提供元素比较、查询大小等操作——
| 序号 | 操作 | 效果 |
|---|---|---|
| 1 | c.empty() | 容器为空返回true，不为空返回false，相当于size()==0 |
| 2 | c.size() | 返回当前元素的个数 |
| 3 | c.max_size() | 返回元素个数之最大可能量 |
| 4 | c1==c2 | 对每个元素调用c1==c2，全部相等返回true |
| 5 | c1！=c2 | 只要有一个元素相等，返回true，相当于!(c1==c2) |
| 6 | c1>c2,c1>=c2,c1<c2,c1<=c2 | 同上，依次类推 |
| 7 | c.key_comp() | 返回比较准则 |
| 8 | c.value_comp() | 返回针对value的比较准则 |
set的元素比较只适用于类型相同的元素，这里的类型相同包括元素类型和排序准则，在set中，排序准则是作为类型看待的，因此不同排序类型的set无法比较，比如——
std::set<float> c1;
std::set<float,std::greater<float>> c2;
if(c1==c2)// 编译错误
{
...
}
特殊的查找函数
Set和Multiset在元素查找方面具有优化设计，因此提供了特殊的查找函数，
| 序号 | set | 效果 |
|---|---|---|
| 1 | c.count(val) | 返回元素为val的个数 |
| 2 | c.find(val) | 返回元素为val的第一个位置，注意这里返回的是一个迭代器 |
| 3 | c.lower_bound(val) | 返回val第一个可插入的位置，即第一个元素值<=val的位置 |
| 4 | c.upper_bound(val) | 返回val最后一个可插入的位置，即第一个元素值<val的位置 |
| 5 | c.equal_range(val) | 返回val可以被插入的第一个位置和最后一个位置的范围 |
通过一个例子暂时其查找函数的能力——
multiset<int> ms{ 1,1,1,2,2,2,3,3,4,5,6,7,8 };
cout << "ms.count(1) = " << ms.count(1) << endl;
multiset<int>::iterator it1 = ms.find(2);
cout << "ms.find(2) :" << endl << *it1 << endl;
pair<multiset<int>::iterator,multiset<int>::iterator> it2 = ms.equal_range(3);
cout << "ms.equal_range(3) :" << endl << *it2.first << " " << *it2.second << endl;
其中，除了count是返回int型之外，其余的查找函数返回的都是set<typename>::iterator迭代器，其指向的位置是已构建的平衡二叉树的位置，而不是初始化时的位置。
赋值(Assignment)
Set只提供任何容器都提供的基本赋值操作：
| 序号 | 操作 | 效果 |
|---|---|---|
| 1 | c = c2 | 将c2的全部元素赋值给c |
| 2 | c = rv | 将rv右值语义所有元素以Move assign的方式赋值给c(C++11新特性) |
| 3 | c = initlist | 将初值列所有元素赋值给c（C++11新特性） |
| 4 | c1.swap(c2) swap(c1,c2) |
置换c1和c2的数据 |
迭代器函数(Iterator Function)
Set和Multiset不提供元素访问，所以只能采用range-based for循环，迭代器的使用就尤为常见：
| 序号 | 操作 | 效果 |
|---|---|---|
| 1 | c.begin() | 返回一个bidirectional iterator指向第一个元素 |
| 2 | c.end() | 返回一个bidirectional iterator指向的之后一个元素 |
| 3 | c.cbegin() | 返回一个const bidirectional iterator指向的第一个元素（C++11新特性） |
| 4 | c.cend() | 返回一个const bidirectional iterator指向的最后一个元素（C++11新特性） |
| 5 | c.rbegin() | 返回一个反向迭代器（reverse iterator）指向的第一个元素 |
| 6 | c.rend() | 返回一个reverse iterator指向的最后一个元素 |
| 7 | c.crbegin() | 返回一个const reverse iterator指向的第一个元素（C++新特性） |
| 8 | c.crend() | 返回一个const reverse iterator指向的最后一个元素（C++11新特性） |
multiset<string> ms{ "apple","xiaomi","huawei","vivo","oppo" };
// 遍历set常用range-based for循环
for (auto&elem : ms) {
cout << elem << " ";
}
cout << endl;
// 或者使用迭代器
for (auto it = ms.cbegin(); it != ms.cend(); it++) {
cout << *it << " ";
}
对Set和Multiset而言，这里的迭代器只能是双向迭代器，因此，对于那些只能够支持“随机访问迭代器”的STL算法（如random shuffling），Set和Multiset无福消受。
更重要的是，从迭代器的角度而言，Set和Multiset的元素都被视为常量，这是因为改变其元素值会打乱既有顺序，因此无法通过迭代器改变其元素值，也无法对Set和Multiset采用任何易更型算法，只能通过其提供的成员函数来改变其元素值。
插入和移除(Inserting and Removing)
Set的所有插入和移除操作如下表所示——。
| 序号 | 操作 | 效果 |
|---|---|---|
| 1 | c.insert(val) | 插入val元素，并返回新元素的位置，不论是否成功 |
| 2 | c.insert(pos,val) | 在iterator指向的pos位置的前方插入一个元素val的副本，并返回新元素的位置（pos只是一个提示，该提示恰当会加快查找过程） |
| 3 | c.insert(beg,end) | 插入区间[beg,end)内所有元素的副本，无返回值 |
| 4 | c.insert(initilist) | 插入initilist的所有元素的副本，无返回值（C++11新特性） |
| 5 | c.emplace(args…) | 插入一个以args为初值的元素，并返回新元素的位置，无论是否成功（C++11新特性） |
| 6 | c.emplace_hint(pos,args…) | 插入一个以args为初值的元素，并返回新元素的位置，pos是个位置提示，如果恰当，将大大提高插入效率 |
| 7 | c.erase(val) | 移除与val相等的所有元素，返回被移除的个数 |
| 8 | c.erase(pos) | 移除迭代器iterator指向的元素，无返回值 |
| 9 | c.erase(beg,end) | 移除区间[beg,end)内的所有元素，无返回值 |
| 10 | c.clear() | 移除所有元素，并将容器清空 |
注意，用以插入元素的函数insert和emplace，其返回类型不尽相同，主要原因在于Set不允许元素重复，而Multiset可以——
// Set提供如下接口
pair<iterator,bool> insert(const value_type&val);
iterator insert(const_iterator posHint,const value_type&val);
template<typename args>
pair<iterator,bool> emplace(args);
template<typename args>
iterator emplace_hint(const_iterator posHint,const value_type&val);
// Multiset 提供如下接口
iterator insert(const value_type&val);
iterator insert(const_iterator posHint,const value_type&val);
template<typename args>
iterator emplace(args);
template<typename args>
iterator emplace_hint(const_iterator posHint,const value_type&val);
两者区别在于，Set不支持重复元素，因此返回的是一个pair组织起来的两个值，其中pair.second表示是否插入成功，pair.first表示插入元素之后的位置（如果值相同，则返回相同元素的位置）。
同时，C++11保证，Multiset的insert、emplace和erase操作都会保证元素间的相对次序，插入元素都会被放到既有等值元素的末尾。
异常处理
Set和Multiset是以节点为基础的容器，如果节点构建失败，容器保持原样。此外，由于（元素）析构函数通常不抛出异常，因此移除元素不能失败。
对于单一元素的插入操作，能够保证其“要么成功，要么没有任何作用”的操作原则，但是对于多重元素的插入操作，必须保证其排序准则不抛出异常，才能保证其达到这一点。