C++-set的基本概念和接口

###前言：（序列式容器和关联式容器）

前面我们已经学习的部分的STL的容器，例如string、list、vecto、deque、array、forward_list。这些都是序列式容器，逻辑结构为线性序列，两个数据之间没用很强的关联性；

关联式容器 也是来存储数据的，它的逻辑结构是非线性序列的 ，两个数据之间的关联性很强 ，交换一下或者改变一下，那么他们之间的存储结构就被破坏了；关联式容器有map/set系列的和unordered_map和unordered_map系列的。

一、set

1、set类的介绍

set是存储数据的容器，它的存储数据的规则按照红黑树的规则；左子树的节点数据都小于根节点的数据，右子树的节点数据都大于根节点的数据大小；

声明：

cpp 复制代码

template < class T,             // set::key_type/value_type
class Compare = less<T>,        // set::key_compare/value_compare
class Alloc = allocator<T>      // set::allocator_type
> 
class set;

T是set底层的关键字类型；
set默认支持的是小于的比较，less<T>，可以传greater<T>；
set底层存储的数据的内存是从空间适配器中申请的，可以自己实现内存池，那么就传给第三个参数；
一般来说，我们不需要传后面的两个参数
底层是红黑树，增删查的时间复杂度是O(logN)；
底层迭代器走的是平衡二叉搜索树的中序遍历，所以迭代器对应的数据是有序的，

2、set的构造和迭代器

set的迭代器是双向的迭代器，所以支持反向迭代器；

迭代器走的是中序，所以默认遍历按照升序顺序；

set的iterator和const_iterator都不错支持修改数据，因为修改数据可能会破坏底层搜索树的结构

###代码示例：

cpp 复制代码

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

void Print(set<int>& s)
{
	for (auto i : s)
	{
		cout << i << " ";
	}
	cout << endl;
}
void test1()
{
	//无参构造
	set<int> s1;
	Print(s1);
	//迭代器区间构造
	int arr[] = { 5,6,7,1,2,3,4 };
	set<int> s2(arr, arr + 7);
	set<int> s3(s2.begin(), s2.end());
	Print(s2);
	Print(s3);
	//拷贝构造
	set<int> s4(s3);
	Print(s4);
	//列表构造
	set<int> s5({ 9,1,3,4,5,7,6,8,2 });
	Print(s5);
}

cpp 复制代码

void test2()
{
	set<int> s({1,2,3,4,9,8,7,6,5});
	//正向迭代器
	set<int>::iterator i = s.begin();
	while (i != s.end())
	{
		cout << *i << " ";
		i++;
	}
	cout << endl;
	//反向迭代器
	set<int> ::reverse_iterator ri = s.rbegin();
	while (ri != s.rend())
	{
		cout << *ri << " ";
		ri++;
	}
	cout << endl;
}

3、set的增删查

1、插入insert

set不支持插入相同的值,若是插入相同的值，那么就插入失败；

插入接口原型声明：

// 单个数据插⼊，如果已经存在则插⼊失败
pair<iterator,bool> insert (const value_type& val);
// 列表插⼊，已经在容器中存在的值不会插⼊
void insert (initializer_list<value_type> il);
// 迭代器区间插⼊，已经在容器中存在的值不会插⼊
template <class InputIterator>
void insert (InputIterator first, InputIterator last);

###代码示例：

cpp 复制代码

void test3()//插入单个值
{
	set<int> s1;
	s1.insert(2);
	s1.insert(3);
	s1.insert(8);
	s1.insert(1);

	for (auto i : s1)
	{
		cout << i << ' ';
	}
	cout << endl;
	//相同元素不插入
	pair<set<int>::iterator,bool> ret =s1.insert(8);
	for (auto i : s1)
	{
		cout << i << ' ';
	}
	cout << endl;
}

cpp 复制代码

void test4()//插入一段列表
{
	set<int> s;
	for (int i = 10; i <= 100; i += 10)
	{
		s.insert(i);
	}
	for (auto i : s)
	{
		cout << i << ' ';
	}
	cout << endl;
	s.insert({ 300,200,100,10 });
	for (auto i : s)
	{
		cout << i << ' ';
	}
	cout << endl;
}

2、查找find

原型：

iterator find(const value_type& val)const;

若是查找成功则返回这个数据对应的迭代器；若是查找失败则返回end迭代器。

###代码示例：

cpp 复制代码

void test5()
{
	set<int> s;
	for (int i = 10; i <= 100; i += 10)
	{
		s.insert(i);
	}
	for (auto i : s)
	{
		cout << i << ' ';
	}
	cout << endl;
	//查找一个存在的值
	set<int>::iterator pos1 = s.find(10);
	if (pos1 != s.end())
		cout << *pos1 << endl;
	else
		cout << "该数据不存在" << endl;
	//查找一个不存在的值
	set<int>::iterator pos2 = s.find(101);
	if (pos2 != s.end())
		cout << *pos2 << endl;
	else
		cout << "该数据不存在" << endl;

3、删除erase

原型：

1、void erase(iterator pos);

2、size_type erase(const value_type& val);

3、void erase(iterator first,iterator last);

第一个就是删除迭代器指向位置的值；
第二个删除指定的值，返回类型size_type代表的是删除了多少个这个指定的值，set没有相同的值，那么就是删除成功返回1，反之返回0；
第三个删除指定迭代器区间的数据。

###代码示例：

cpp 复制代码

void test6()
{
	set<int> s = { 4,2,7,2,8,5,9 };
	cout << "原set数据：" << endl;
	for (auto e : s)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	// 删除最⼩值
	cout << "删除最小值：" << endl;
	s.erase(s.begin());//迭代按中序走，开始的就是最小的值
	for (auto e : s)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	cout << "删除指定值x，输入x：" << endl;
	// 直接删除x
	int x;
	cin >> x;
	int num = s.erase(x);//指定一个值删除
	if (num == 0)
	{
		cout << x << "不存在！" << endl;
	}
	for (auto e : s)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	cout << "删除迭代器区间的值：" << endl;
	set<int> ::iterator first = s.begin();
	set<int> ::iterator last = s.end();
	s.erase(first, --last);//结果只剩下最后一个数据
	for (auto e : s)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

4、set的lower_bound和upper_bound

原型

iterator lower_bound(const value_type& val)const;

iterator upper_bound(const value_type& val)const;

第一个是返回大于或者等于val值的迭代器；
第二个时返回大于val值的迭代器。

###代码示例：

cpp 复制代码

void test7()
{
	set<int> s;
	for (int i = 10; i <= 100; i += 10)
	{
		s.insert(i);
	}
	for (auto i : s)
	{
		cout << i << ' ';
	}
	cout << endl;
	set<int>::iterator it_low = s.lower_bound(20);
	cout << *it_low << endl;
	
	set<int>::iterator it_up = s.upper_bound(50);
	cout << *it_up << endl;

	//删除掉这两个迭代器之间的数据，左闭右开
	s.erase(it_low, it_up);
	for (auto i : s)
	{
		cout << i << ' ';
	}
}

二、multiset

multiset和set几乎完全一致，只是multiset支持冗余，也就是支持存储相同的值。所以它的增删查也会随之发生小变化；

头文件和set相同

insert：能插入相同的值；
find：查找到要找的值，那就去它的左子树看看有无相同的值，若是有就返回左子树的节点迭代器，只到左子树中没有这个值为止；也就是中序中的第一个；
erase：指定删除一个值，那么也会删除所有与之相同的值。

###具体代码：

cpp 复制代码

void test8()
{
	multiset<int> s1{ 4,2,7,2,4,8,4,5,4,9 };
	for (auto i : s1)
	{
		cout << i << " ";
	}
	cout << endl;

	cout << "输入需要查找的值：" << endl;
	int x = 0;	cin >> x;
	multiset<int>::iterator i = s1.find(x);
	if (i != s1.end())
		cout <<"这个值存在：" << *i << endl;
	else
		cout << "该数据不存在" << endl;

	//与set不同，multiset的count会返回实际个数
	cout <<"数据个数：" << s1.count(4) << endl;

	//erase会删除所有相同的值
	s1.erase(4);
	auto j = s1.begin();
	while (j != s1.end())
	{
		cout << *j << " ";
		j++;
	}
}