【C++】set和multiset

文章目录

关联式容器
键值对
一、set介绍
二、set的使用
- multiset

关联式容器

STL中的部分容器，比如：vector、list、deque、forward_list(C++11)等，这些容器统称为序列式容器，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。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。

键值对

键值对用来表示具有一一对应关系的一种结构，该结构中一般只包含两个成员变量key和value，key代表键值，value表示与key对应的信息。

SGI-STL中关于键值对的定义：

cpp 复制代码

template <class T1, class T2>
struct pair
{
	typedef T1 first_type;
	typedef T2 second_type;
	T1 first;
	T2 second;
	pair()
		: first(T1()), second(T2())
	{}
	pair(const T1& a, const T2& b)
		: first(a), second(b)
	{}
};

一、set介绍

set 是 C++ STL 中提供的容器，set是数学上的集合，其具有唯一性，即每个元素只出现一次，而 multiset 则是可重复集合，两者的内部实现是一棵红黑树，它们支持的函数基本相同。

set是按照一定次序存储元素的容器

在set中，元素的value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在底层是用红黑树实现的。

set的特点

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less<T>来比较。

set中查找某个元素，时间复杂度为： O ( l o g 2 N ) O(log_2 N) O(log2N)

set中的元素不允许修改。

set中的底层使用 二叉搜索树(红黑树) 来实现。

二、set的使用

set的容量

函数名称	功能说明
bool empty ( ) const	检测set是否为空，空返回true，否则返回false
size_type size() const	返回set中有效元素的个数

cpp 复制代码

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

void test_set()
{
	// 初始化，调用 C++11中 initializer_list 构造函数，进行列表初始化
	set<int>s = {1,3,4,2,5,6,8,7};

	// 构造可以调用迭代器区间去初始化
	int a[] = { 1,2,3,4,5,6,1,8 };
	set<int, greater<int>> s1(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));
	// 默认是升序，变为降序可以用反向迭代器，或者使用仿函数

	// 迭代器遍历
	set<int>::iterator it = s.begin();
	while (it != s.end())
	{
		//*it = 10;		set 有着增删查的功能，但是不支持改（如果支持改，底层的搜索二叉树就是乱序了）
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;

	// 范围for遍历
	for (auto& e : s) 
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	// 迭代器遍历出来时有序的，因为底层是个搜索二叉树，搜索二叉树中的中序遍历是有序的
	// set有 排序+去重 的作用

	for (auto& e : s1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	
	// 内容删除
	s1.erase(3); 
	for (auto& e : s1)  //有就删除，没有也不报错
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	// 迭代器删除
	set<int>::iterator pos = s1.find(8); //如果没有找到8则返回s1.end()，如果不加判断，删除的时候会报错
	if (pos != s1.end())
	{
		s1.erase(pos);
	}
	for (auto& e : s1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	// count(),在就返回1，不在就返回0，为了保证接口的一致性才有count，count是为multiset设计的
	cout << s1.count(4) << endl;
	cout << s1.count(30) << endl;

	//	lower_bound 返回 >= val的值
	//	upper_bound 返回 > val的值

	set<int> myset;
	set<int>::iterator itlow, itup;
	for (int i = 1; i < 10; i++) 
		myset.insert(i * 10); // 10 20 30 40 50 60 70 80 90
	itlow = myset.lower_bound(35);                //       
	itup = myset.upper_bound(60);                 //                   
	cout << *itlow << *itup << endl;			  //40  70
	myset.erase(itlow, itup);                     // 10 20 30 70 80 90	
}
int main()
{
	test_set();
	return 0;
}

multiset

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，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)。

cpp 复制代码

void test_set1()
{
	int a[] = { 1,2,1,2,3,4,5 };
	multiset<int>s(a, a + sizeof(a) / sizeof(int)); //multiset允许键值的冗余，其余的用法上完全没有区别
	// 特点： 排序
	for (auto& e : s)
	{
		cout << e << " "; // 1 1 2 2 3 4 5
	}
	cout << endl;
	cout << s.count(1)<<endl;//2 返回对应的个数
	
	auto pos = s.find(2);
	// find时，如果有多个值，返回中序的第一个值
	while (pos != s.end())
	{
		cout << *pos << " ";//2 2 3 4 5
		++pos;
	}
	cout << endl;

	// 删除：值删除，删除所有的2；迭代器删除，删除迭代器的对应位置内容
	s.erase(2);
	for (auto& e : s)
	{ 
		cout << e << " "; // 1 1 3 4 5
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	test_set1();
	return 0;
}