C++进阶-STL set/multiset容器和map容器的简单认识

dp_shiyu2023-11-12 14:28

set/multiset容器的简单认识

set基本概念

set的所有元素在插入时会自动被排序，其本质 set/multiset 属于并联式容器，底层结构是用二叉树实现的

set与multiset 的区别：

  • set不允许容器中有重复的元素
  • multiset允许容器中有重复的元素

使用时仅需要包含一个 set 的头文件

cpp 复制代码 
#include <set>

set容器的构造和赋值

  • set<T> st; 默认构造函数
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
#include <set>
using namespace std;

int main()
{
	//默认构造函数
	set<int> st;
	st.insert(12);
}
  • set(const set<T>& st); 拷贝构造函数
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
#include <set>
using namespace std;

int main()
{
	//默认构造函数
	set<int> st;
	st.insert(12);
	//拷贝构造函数
	set<int> st2(st);
}
  • set& operator=(const set<T>& st); 重载等号操作符
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
#include <set>
using namespace std;

int main()
{
	//默认构造函数
	set<int> st;
	st.insert(12);
	set<int> st2;
	//重载等号操作符赋值
	st2 = st;
}

set容器的大小和交换

用于统计set容器的大小以及交换set容器

  • size(); 返回容器中元素的数目
cpp 复制代码 
在这里插入代码片
  • empty(); 判断容器是否为空
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
#include <set>
using namespace std;

int main()
{
	set<int> st;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		st.insert(i);
	}
	string str = (((int)st.empty()) == 0) ? "不为空" : "为空";
	std::cout << "容器st是否为空: " << str << std::endl;
}
  • swap(st); 交换两个集合容器
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
#include <set>
using namespace std;

void printf(const set<int> st)
{
	for (set<int>::const_iterator it = st.begin(); it != st.end(); it++)
	{
		std::cout << *it << " ";
	}
	std::cout << std::endl;
}

int main()
{
	set<int> st;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		st.insert(i);
	}
	set<int> st2;
	for (int i = 11; i < 20; i++)
	{
		st2.insert(i);
	}
	std::cout << "执行交换前 st的数据信息为：" << std::endl;
	printf(st);
	std::cout << "执行交换前 st2的数据信息为：" << std::endl;
	printf(st2);
	st.swap(st2);
	std::cout << "执行交换后 st的数据信息为：" << std::endl;
	printf(st);
	std::cout << "执行交换后 st2的数据信息为：" << std::endl;
	printf(st2);
}

set容器的插入与删除

  • insert(elem); 在容器中插入元素
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
#include <set>
using namespace std;

void printf(const set<int> st)
{
	for (set<int>::const_iterator it = st.begin(); it != st.end(); it++)
	{
		std::cout << *it << " ";
	}
	std::cout << std::endl;
}

int main()
{
	set<int> st;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		st.insert(i);
	}
	std::cout << "插入数据后 st的数据信息为：" << std::endl;
	printf(st);
	for (int i =100; i > 90; i--)
	{
		st.insert(i);
	}
	std::cout << "插入数据后 st的数据信息为：" << std::endl;
	printf(st);
}

以上案例说明set容器在插入元素后，会进行排序

  • clear(); 清除所有元素
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
#include <set>
using namespace std;

void printf(const set<int> st)
{
	for (set<int>::const_iterator it = st.begin(); it != st.end(); it++)
	{
		std::cout << *it << " ";
	}
	std::cout << std::endl;
}

int main()
{
	set<int> st;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		st.insert(i);
	}
	std::cout << "插入数据后 st的数据信息为：" << std::endl;
	printf(st);
	st.clear();
	std::cout << "清空数据据后 st的数据信息为：" << std::endl;
	printf(st);
}
  • erase(pos); 删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素速度迭代器
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
#include <set>
using namespace std;

void printf(const set<int> st)
{
	for (set<int>::const_iterator it = st.begin(); it != st.end(); it++)
	{
		std::cout << *it << " ";
	}
	std::cout << std::endl;
}

int main()
{
	set<int> st;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		st.insert(i);
	}
	std::cout << "插入数据后 st的数据信息为：" << std::endl;
	printf(st);
	set<int>::iterator it = st.erase(st.begin());
	std::cout << "删除st.begin元素后 返回的下一元素位置指向：" << *it << std::endl;
	std::cout << "删除st.begin元素后 set容器值列表为：" << std::endl;
	printf(st);
}
  • 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
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
#include <set>
using namespace std;

void printf(const set<int> st)
{
	for (set<int>::const_iterator it = st.begin(); it != st.end(); it++)
	{
		std::cout << *it << " ";
	}
	std::cout << std::endl;
}

int main()
{
	set<int> st;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		st.insert(i);
	}
	std::cout << "插入数据后 st的数据信息为：" << std::endl;
	printf(st);
	set<int>::iterator it = st.erase(st.begin(), ++(++st.begin()));
	std::cout << "删除[st.begin， ++(++st.begin()))元素后 返回的下一元素位置指向：" << *it << std::endl;
	std::cout << "删除元素后 set容器值列表为：" << std::endl;
	printf(st);
}
  • earse(elem); 删除容器中值为elem的元素
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
#include <set>
using namespace std;

void printf(const set<int> st)
{
	for (set<int>::const_iterator it = st.begin(); it != st.end(); it++)
	{
		std::cout << *it << " ";
	}
	std::cout << std::endl;
}

int main()
{
	set<int> st;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		st.insert(i);
	}
	std::cout << "插入数据后 st的数据信息为：" << std::endl;
	printf(st);
	st.erase(1);
	std::cout << "删除元素 1 后 set容器值列表为：" << std::endl;
	printf(st);
}

set容器的查找和统计

  • find(key); 查找key是否存在，若存在，返回该key值的元素的迭代器，若不存在，返回 set.end();
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
#include <set>
using namespace std;

void printf(const set<int> st)
{
	for (set<int>::const_iterator it = st.begin(); it != st.end(); it++)
	{
		std::cout << *it << " ";
	}
	std::cout << std::endl;
}

int main()
{
	set<int> st;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		st.insert(i);
	}
	std::cout << "插入数据后 st的数据信息为：" << std::endl;
	printf(st);
	
	set<int>::iterator it = st.find(1);
	std::cout << "查找元素 1 的位置:" << &it << " 其指向的元素值为："  << *it << std::endl;

	set<int>::iterator it_not_find = st.find(100);
	if (it_not_find == st.end())
	{
		std::cout << "元素100 未查找到" << std::endl;
	}
}
  • count(key); 统计元素key的个数
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
#include <set>
using namespace std;

void printf(const multiset<int> st)
{
	for (multiset<int>::const_iterator it = st.begin(); it != st.end(); it++)
	{
		std::cout << *it << " ";
	}
	std::cout << std::endl;
}

int main()
{
	multiset<int> st;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		st.insert(i);
		st.insert(i);
		st.insert(i);
	}
	std::cout << "插入数据后 st的数据信息为：" << std::endl;
	printf(st);
	
	int count = st.count(1);
	std::cout << "统计元素 1 的数量，元素共有:" << count << " 个：" << std::endl;
}

这里使用multiset举例，因为set不会存储重复插入的元素，所有元素数量均为1个

set容器-set和multiset的区别

  • set不可以插入重复数据，而multiset可以插入重复数据
  • set插入数据的同时会返回插入结果，表示插入是否成功
  • multiset不会监测数据，因此可以插入重复数据
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
#include <set>
using namespace std;

int main()
{
	set<int> st;
	pair<set<int>::iterator, bool> ret = st.insert(3);
	if (ret.second)
	{
		std::cout << "插入成功" << std::endl;
	}
	else
	{
		std::cout << "插入失败" << std::endl;
	}
	ret = st.insert(3);
	if (ret.second)
	{
		std::cout << "插入成功" << std::endl;
	}
	else
	{
		std::cout << "插入失败" << std::endl;
	}
}

内部使用的 pair<set<int>::iterator, bool> 是一个键值对的结构，调用set.insert() 后，会触发重复值监测，如果检测到重复值，那么会导致返回插入失败的结果

multiset没有这个操作

set容器内置类型指定排序规则

set容器默认排序规则是从小到大，利用仿函数，可以改变排序规则

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
#include <set>
#include <ctime>
using namespace std;

class CustomCompare
{
public:
	//数据可能被修改，所以需要使用const限定调用函数的set对象不被修改
	bool operator()(int v1, int v2) const
	{
		return v1 > v2;
	}
};

void printf(const set<int>& st)
{
	for (set<int>::const_iterator it = st.begin(); it != st.end(); it++)
	{
		std::cout << *it << " ";
	}
	std::cout << std::endl;
}

void printf_custom(set<int, CustomCompare>& st)
{
	for (set<int, CustomCompare>::iterator it = st.begin(); it != st.end(); it++)
	{
		std::cout << *it << " ";
	}
	std::cout << std::endl;
}

void init(set<int>& st)
{
	//随机数种子
	srand((unsigned int)time(NULL));
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		st.insert(rand() % 60 + 40);
	}
}

int main()
{
	set<int> st;
	init(st);
	std::cout << "初始化set后的值(当前是默认升序排列)：" << std::endl;
	printf(st);

	//指定排序规则为从大到小 - 需要在创建容器的时候指定
	set<int, CustomCompare> st2;
	st2.insert(12);
	st2.insert(14);
	st2.insert(54);
	st2.insert(34);
	st2.insert(76);
	std::cout << "初始化set后的值(当前是定义了自定义仿函数排序规则)：" << std::endl;
	printf_custom(st2);
}

set容器自定义数据类型指定排序规则

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
#include <set>
#include <ctime>
using namespace std;

class Person
{
private:
	string m_Name;
	int m_Age;
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}
	void printf() const
	{
		std::cout << "姓名：" << this->m_Name << " 年龄：" << this->m_Age << std::endl;
	}
	int getAge()
	{
		return this->m_Age;
	}
};

class PersonCompare
{
public:
	bool operator()(Person p1, Person p2) const
	{
		return p1.getAge() > p2.getAge();
	}
};

void printf(const set<Person, PersonCompare>& st)
{
	for (set<Person, PersonCompare>::const_iterator it = st.begin(); it != st.end(); it++)
	{
		it->printf();
	}
}

int main()
{
	set<Person, PersonCompare> st;
	Person p1("张三",12);
	Person p2("李四", 54);
	Person p3("王二", 23);
	Person p4("麻子", 87);
	Person p5("刘武", 45);
	Person p6("无硫", 22);

	st.insert(p1);
	st.insert(p2);
	st.insert(p3);
	st.insert(p4);
	st.insert(p5);
	st.insert(p6);
	printf(st);
}

pair对组创建

成对出现的数据，利用对组可以返回两个数据

两种创建方式：

  • pair<type, type> p (value, value2);
  • pair<type, type> p = make_pair(value, value2);
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main()
{
	pair<string, int> p1("测试Pair", 111);
	std::cout << "插入的值为：(" << p1.first << ", " << p1.second << ")" << std::endl;
	p1 = make_pair("测试pair第二次", 121);
	std::cout << "插入的值为：(" << p1.first << ", " << p1.second << ")" << std::endl;
}

map容器的基本概念

  • map中所有元素都是pair
  • pair中的第一个元素是key(键值)，起到索引所用，第二个元素是value(实值)
  • 所有元素都会根据元素的键值自动排列

本质：

  • map/multimap 属于并联式容器，底层结构是用二叉树实现

优点：

  • 可以根据key值快速查找到value值

map和multimap 的区别：

  • map不允许容器中有重复的key值元素
  • multimap允许容器中有重复的key值元素

map容器构造和赋值

  • map<T1, T2> mp; 默认构造函数
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
#include <map>
using namespace std;

int main()
{
	//默认构造函数
	map<string, int> mp;
}
  • map(const map<T1, T2>& mp); 拷贝构造函数
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
#include <map>
using namespace std;

int main()
{
	//默认构造函数
	map<string, int> mp;
	//拷贝构造
	map<string, int> mp2(mp);
}
  • map& operator=(const map& map); 重载等号操作符
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
#include <map>
using namespace std;

int main()
{
	//默认构造函数
	map<string, int> mp;
	//重载=号赋值
	map<string, int> mp2 = mp;
}

map容器大小和交换

  • size(); 返回容器中的元素的数目
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
#include <map>
using namespace std;

int main()
{
	map<string, int> mp;
	std::cout << mp.size() << std::endl;
}
  • empty(); 判别容器中元素是否为空
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
#include <map>
using namespace std;

int main()
{
	map<string, int> mp;
	mp.insert(pair<string,int>("测试", 12));
	std::cout << mp.empty() << std::endl;
}
  • swap(st); 交换两个集合容器
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
#include <map>
using namespace std;

int main()
{
	map<string, int> mp;
	map<string, int> mp2;
	mp.swap(mp2);
}

map容器插入和删除

  • insert(elem); 在容器中插入元素
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
#include <map>
using namespace std;

int main()
{
	map<string, int> mp;
	//第一种方法
	mp.insert(pair<string,int>("测试", 12));
	//第二种方法
	mp.insert(make_pair("测试2", 12));
	//第三种方法
	mp.insert(map<int, int>::value_type("测试3", 12))
	//第四种 不建议使用 没有这个key值调用时，会根据您的key值创建一个信息数据出来并填充默认值
	mp["测试5"] = 13；
	for(map<string, int>::iterator it = mp.begin(); it != mp.end(); it++)
	{
		std::cout << "(" << (*it).first << " ," << (*it).second << ")" << std::endl; 
	}
}
  • clear(); 清除所有元素
cpp 复制代码 
map<string, int> mp;
mp.insert(pair<string,int>("测试", 12));
mp.clear();
  • erase(pos); 删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器
cpp 复制代码 
map<string, int> mp;
mp.insert(pair<string,int>("测试", 12));
map<string, int>::iterator next = mp.erase(mp.begin());
  • erase(beg, end); 删除[beg, end)区间所有的元素，返回下一个元素的迭代器
cpp 复制代码 
map<string, int> mp;
mp.insert(pair<string,int>("测试", 12));
map<string, int>::iterator next = mp.erase(mp.begin(), mp.end());
  • erase(key); 删除容器中key值为key的元素
cpp 复制代码 
map<string, int> mp;
mp.insert(pair<string,int>("测试", 12));
mp.erase(12);

map容器查找和统计

  • find(key); 查找key是否存在，若存在，返回该键的元素的迭代器，若不存在，返回map.end();
cpp 复制代码 
map<string, int> mp;
mp.insert(pair<string, int>("测试", 12));
map<string, int>::iterator find_result = mp.find("测试");
if (find_result == mp.end())
{
	std::cout << "未查找" << std::endl;
}
else
{
	std::cout << "查找到结果" << std::endl;
}
  • count(key); 统计key元素个数
cpp 复制代码 
multimap <string, int> mp;
mp.insert(pair<string, int>("测试", 12));
mp.insert(pair<string, int>("测试", 13));
int count =  mp.count("测试");
std::cout << "查找到结果" <<  count << "个" << std::endl;

map容器排序

利用仿函数，改变排序规则

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>
#include <map>
using namespace std;

class Compare
{
public:
	bool operator()(string k1, string k2) const
	{
		return k1 > k2;
	}
};

int main()
{
	multimap <string, int , Compare> mp;
	mp.insert(pair<string, int>("测试1", 12));
	mp.insert(pair<string, int>("测试2", 13));
	
	for (map<string, int>::iterator it = mp.begin(); it != mp.end(); it++)
	{
		std::cout << "(" << (*it).first << ", " << (*it).second << ")" << std::endl;
	}
}
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