STL - set和multiset

set/multiset的简介

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.insert(elem); //在容器中插入元素。

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。

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。

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

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

<span style="white-space:pre">	</span>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。

<span style="white-space:pre">	</span>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

demo

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <ctime>
#include <set>
#include <functional>
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

using namespace std;

void printSet(set<int> &s)
{
	for (set<int>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); ++it) {
		cout << *it << ' ';
	}
	cout << endl;
}

void setInit()
{
	set<int> set1;
	for (int i = 0; i < 5; i++) {
		int tmp = rand();
		set1.insert(tmp);
	}
	// 插入元素
	set1.insert(100);
	set1.insert(100);
	set1.insert(100);

	// 自动排序，默认情况下是从小到大
	printSet(set1);
	// 100 2076 8661 9632 10043 14926

	// 删除元素
	//set1.clear();
	while (!set1.empty()) {
		set1.erase(set1.begin());
	}
	printSet(set1);
	cout << endl;
}

void setGreater()
{
	set<int> set1;
	set<int, less<int> > set2;
	set<int, greater<int> > set3;

	for (int i = 0; i < 5; ++i) {
		int tmp = rand();
		set3.insert(tmp);
	}

	//printSet(set3); // 不能使用这个函数了
	for (set<int, greater<int> >::iterator it = set3.begin(); it != set3.end(); ++it) {
		cout << *it << ' ';
	}
	cout << endl;
	// 21698 10498 5437 4902 1864
}

class Student
{
public:
	Student(char *_name, int _age) {
		strcpy(name, _name);
		age = _age;
	}
public:
	char name[32];
	int age;
};

// 仿函数用法
struct FuncStudent
{
	bool operator()(const Student &left, const Student &right) {
		return left.age < right.age;
	}
};

void setFuncStudend()
{
	set<Student, FuncStudent> set1;

	Student s1("s1", 12);
	Student s2("s2", 43);
	Student s3("s3", 25);
	Student s4("s4", 14);
	Student s5("s5", 43);

	set1.insert(s1);
	set1.insert(s2);
	set1.insert(s3);
	set1.insert(s4);
	set1.insert(s5); // 按照年龄排序，有两个43，第二次就不插入了

	// 遍历
	for (set<Student, FuncStudent>::iterator it = set1.begin(); it != set1.end(); ++it)	{
		cout << it->age << "\t" << it->name << endl;
	}
	/*
	12      s1
	14      s4
	25      s3
	43      s2
	*/

}

// 如果判断set1.insert函数的返回值
void setPari()
{
	set<Student, FuncStudent> set1;

	Student s1("s1", 12);
	Student s2("s2", 43);
	Student s3("s3", 25);
	Student s4("s4", 14);
	Student s5("s5", 43);

	pair<set<Student, FuncStudent>::iterator, bool> it1 = set1.insert(s1);
	set1.insert(s2);
	set1.insert(s3);
	set1.insert(s4);
	pair<set<Student, FuncStudent>::iterator, bool> it5 = set1.insert(s5); // 按照年龄排序，有两个43，第二次就不插入了

	if (it1.second == true) {
		cout << "s1 insert success\n";
	}
	else {
		cout << "s1 insert fail\n";
	}
	// s1 insert success

	if (it5.second == true) {
		cout << "s5 insert success\n";
	}
	else {
		cout << "s5 insert fail\n";
	}
	// s5 insert fail
}

void setFind()
{
	set<int> set1;
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		set1.insert(i + 1);
	}

	printSet(set1);
	// 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

	set<int>::iterator it0 = set1.find(5);
	cout << "it0: " << *it0 << endl;
	// it0: 5

	int num = set1.count(5); // 5的个数
	cout << "num: " << num << endl;
	// num: 1

	set<int>::iterator it1 = set1.lower_bound(5); // 大于等于5的元素的迭代器位置
	cout << "it1: " << *it1 << endl;
	// it1: 5

	set<int>::iterator it2 = set1.upper_bound(5); // 大于5的元素的迭代器位置
	cout << "it2: " << *it2 << endl;
	// it2: 6

	//set1.erase(5);
	pair<set<int>::iterator, set<int>::iterator> mypair = set1.equal_range(5);
	cout << *mypair.first << endl;
	// 5
	// 如果先执行set1.erase(5);则这里输出6

	cout << *mypair.second << endl;
	// 6
}

int main()
{
	srand(time(0));
	setInit();
	setGreater();
	setFuncStudend();
	setPari();
	setFind();

	return 0;
}