【C++ STL】set容器的基本使用

set容器

set 是 C++ STL 中实现有序集合的关联式容器 ，底层基于红黑树（平衡二叉搜索树）实现，核心特性是：元素唯一且自动按升序排序，不支持随机访问，插入 / 删除 / 查找操作的时间复杂度均为 O(logn)。 特征：

底层实现：红黑树（一种自平衡的二叉搜索树），保证元素有序且操作高效。
核心特性 ：
- 元素不可重复 （自动去重），若需允许重复元素，使用 multiset；
- 元素自动升序排序 （默认按 < 比较，也可自定义排序规则）；
- 不支持直接修改元素（需先删除旧值，再插入新值）；
- 支持迭代器遍历，迭代器为双向迭代器（无 [] 和 at() 随机访问）。

基本使用

使用 set 必须包含头文件

c++ 复制代码

#include <set> // 核心头文件

初始化

c++ 复制代码

// 1、默认构造函数，空set(默认升序排列)
set<int> s1;

// 2、初始化列表（c++ 11）
set<int> s2 = { 5, 7, 1, 1, 3, 9 };	// 自动去重 + 升序排列
for (set<int>::iterator it = s2.begin(); it != s2.end(); it++)
{
	cout << *it << " ";		// 输出1 3 5 7 9
}
cout << endl;

// 3、范围构造，从其他容器/迭代器范围初始化
set<int> s3(++s2.begin(), --s2.end());
for (set<int>::iterator it = s3.begin(); it != s3.end(); it++)
{
	cout << *it << " ";		// 输出 3 5 7 
}
cout << endl;

// 4、自定义排序规则（降序）
set<int, greater<int>> s4 = { 3, 5, 7, 9 };
for (set<int>::iterator it = s4.begin(); it != s4.end(); it++)
{
	cout << *it << " ";		// 输出 9 7 5 3 
}
cout << endl;

// 5、拷贝构造
set<int> s5(s3);

核心操作API

empty()判断 set 是否为空，返回 bool（空为 true）
size()返回元素个数（unsigned int 类型）
insert(val)插入元素 val，返回 pair<iterator, bool>：bool 表示是否插入成功（重复则失败）

$! 说明\] `pair` 是 C++ STL 中 `set`/`map` 等关联式容器的 `insert()`/`emplace()` 函数的**返回值类型**，本质是一个「成对的数据结构」，用来同时返回两个信息：插入操作的结果（是否成功）+ 插入 / 找到的元素的迭代器。 * `first`：存储第一个数据（对应 `set` 插入时的「迭代器」）； * `second`：存储第二个数据（对应 `set` 插入时的「是否成功」）。$

c++ 复制代码

set<int> s1 = { 5, 7, 1, 1, 3, 9 };

// 插入元素
pair<set<int>::iterator, bool> ret1 = s1.insert(10);
pair<set<int>::iterator, bool> ret2 = s1.insert(1);

for (set<int>::iterator it = s1.begin(); it != s1.end(); it++)
{
	cout << *it << " ";
}
cout << endl;

cout << *ret1.first << endl;	// 10
cout << ret1.second << endl;	// 1

cout << *ret2.first << endl;	// 1
cout << ret2.second << endl;	// 0

emplace(val)直接构造元素（效率高于 insert），返回值同 insert
erase(pos)删除迭代器 pos 指向的元素
erase(val)删除值为 val 的元素，返回删除的个数（set 中只能是 0 或 1）

c++ 复制代码

set<int> s1 = { 5, 7, 1, 1, 3, 9 };

int ret = s1.erase(9);
cout << ret << endl;	// 1

erase(beg, end)删除 [beg, end) 范围内的元素
clear()清空所有元素find(val)查找值为 val 的元素，返回迭代器：找到则指向该元素，否则指向 end()
count(val)统计值为 val 的元素个数（set 中只能是 0 或 1）
lower_bound(val)返回第一个 ≥ val 的元素的迭代器
upper_bound(val)返回第一个＞ val 的元素的迭代器
swap(s)交换两个同类型 set 的内容

进阶用法

自定义排序规则

C++ 复制代码

// 自定义降序比较器 
struct MyCompare { 
	bool operator()(int a, int b) const 
	{ 
		return a > b; // 降序排序 
	} 
};

int main() 
{ 
	set<int, MyCompare> s = {5,2,8,1}; // 自定义排序 → {8,5,2,1} cout << "降序遍历："; 
	for (int num : s) 
	{ 
		cout << num << " "; // 输出：8 5 2 1 } 
		return 0; 
	}

存储自定义数据类型（需要重载比较运算符）

$! 注意\] 若 `set` 存储自定义结构体 / 类，必须重载 `<` 运算符（或自定义比较器），否则无法排序；如果需要自定义数据类型按照降序排列，秩序要该return id \> other.id; // 按学号降序$

c++ 复制代码

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

// 自定义结构体：学生（按学号升序排序）
struct Student {
    int id;
    string name;
    // 重载 < 运算符，指定排序规则
    bool operator<(const Student& other) const {
        return id < other.id;  // 按学号升序
    }
};

int main() {
    set<Student> s;
    s.insert({ 2, "Lily" });
    s.insert({ 1, "Tom" });
    s.insert({ 3, "Jack" });

    // 遍历：按学号升序输出
    for (const auto& stu : s) {
        cout << "学号：" << stu.id << "，姓名：" << stu.name << endl;
    }
    return 0;
}

multiset(允许重复元素) multiset 与 set 用法几乎一致，唯一区别是允许元素重复，核心差异：
insert() 始终返回迭代器（无 bool 值）；
count(val) 可返回大于 1 的数；
erase(val) 会删除所有值为 val 的元素。

注意事项

元素不可修改 ：set 的迭代器是 const_iterator（即使写 iterator，也无法修改元素），因为修改元素会破坏红黑树的有序性。若需修改，需先删除旧值，再插入新值；
查找效率 ：find() 比 count() 更高效（find() 找到即返回，count() 需统计个数），判断元素是否存在优先用 find()。
迭代器稳定性：插入 / 删除元素时，除被删除元素的迭代器外，其他迭代器仍有效（红黑树特性）。
空 set 的 end () ：find() 找不到元素时返回 end()，不可解引用（*s.end() 会崩溃）。

总结语

set 是基于红黑树的有序集合，元素唯一且自动升序，操作复杂度 O(logn)，无随机访问；
核心操作：insert()/emplace()（插入）、erase()（删除）、find()（查找）、clear()（清空），遍历仅支持双向迭代器；
自定义类型需重载 < 运算符，允许重复元素用 multiset，修改元素需先删后插。