认知【STL】里的set和multise

          

set/multiset是一个集合容器，我们可以对这个容器进行插入，删除，查找等工作。set的元素内容只有一个键值（key，key和value为同一个值），不允许重复冗余，当对它插入一个已经存在的元素时，它会自动忽略。set/multiset的底层是用红黑树（RBTree）实现，拥有平衡二叉搜索树的结构，所以在进行检索时，效率会很高。而正因为它是一颗红黑树结构，当我们顺序遍历它时，序列是有序的。我们就不能通过迭代器取修改相应的元素的key值。我们可以借源码看到，set的迭代器是红黑树const迭代器的typedef。

multiset大部分功能与set相同，不同之处在于multiset允许出现相同的key值，也就是说允许出现重复的元素。所以再insert，erase的实现上会有所不同。其它都一样。我会再讲到insert，erase时剖析一下不同点，下面以set开讲。

构造/析构函数/赋值运算符重载

它的构造函数实现有三种。

构造函数

 explicit set ( const Compare& comp = Compare(), const Allocator& = Allocator() );`

explicit关键字用来修饰类的构造函数，防止发生隐式的类型转换。也可以理解为防止构造函数被隐式调用。
它有两个参数，Compare是一个类型，Compare()是这个类型的匿名对象。这是一个比较函数，内部是以仿函数的形式来使用它，来实现排序时比较等功能。Allocator是一个空间配置器，它是c++标准库中最神秘的存在。以我现在的水平，还分析不出它。但是对我们理解set也不会有影响。
2.

1  template <class InputIterator>2  set ( InputIterator first, InputIterator last, const Compare& comp = Compare(), const Allocator& = Allocator() );

这个构造函数是以模板形式定义。模板参数InputIterator是一个类型的迭代器。
它有四个参数，前两个参数都是迭代器，（first，last）所表示的是一个左闭右开的区间。可想而知，这个构造函数是以其他容器的一段数据进行构造。后两个参数与上相同。
3.
最后一个，拷贝构造函数，不再多说。

set ( const set<Key,Compare,Allocator>& x );

析构函数

~set（）

赋值运算符重载

set<Key,Compare,Allocator>& operator= ( const set<Key,Compare,Allocator>& x );

返回值为一个set的引用，参数为另一个set的引用。

迭代器Iterators:

begin

iterator begin ();//非constconst_iterator begin () const;//const

正向迭代器，返回第一个元素的位置。

end

iterator end ();// 非constconst_iterator end () const; //const

正向迭代器，返回最后一个元素的下一个位置。

rbegin

reverse_iterator rbegin();.//非constconst_reverse_iterator rbegin() const; //const

反向迭代器，返回最后一个元素的位置。

rend

reverse_iterator rend();//非constconst_reverse_iterator rend() const;//const

反向迭代器，返回第一个元素的前一个位置。

注意：有人可能以为，我调用rbegin()得到的迭代器是最后一个元素的位置，那对这个迭代器进行–(减减)操作就可以从后向前遍历这个set？不是，还是++(加加)。看一个例子：

#include<iostream>#include<set>using namespace std;void TestSet(){    set<int> s;    for (int i = 0; i < 10; ++i)    {        s.insert(i);    }    set<int>::reverse_iterator it = s.rbegin();//用反向迭代器接收    while (it != s.rend())    {        cout << *it << " ";        ++it;//使用++从前向后遍历    }    cout << endl;}int main(){    TestSet();    system("pause");    return 0;}

运行结果

Capacity:

empty

bool empty ( ) const;

判空，当为空时返回true，不空时返回false。加const修饰是防止这个函数对类的成员做出修改。

size

size_type size() const;

返回set内元素的数量。 const作用同上。

max_size

size_type size() const;

返回能插入元素的最大值，这个数输出来应该是214748364。为什么是这个数，由于系统和库的限制。

调节器Modifiers

insert

set的insert有3种实现

pair<iterator,bool> insert ( const value_type& x );

返回值为一个pair，pair是一个模板类型，有两个模板参数，第一个叫first，第二个叫second。（想深入了解的自己查一下）
这里的first是一个迭代器，第二个参数是一个bool值。
当插入一个新元素时，返回值的first是新插入元素位置的迭代器，second是true。
当插入一个已有的元素时，不插入，返回值得first是已有元素位置的迭代器，second是false。 

iterator insert ( iterator position, const value_type& x );

第二种实现的返回值是一个迭代器，第一个参数是一个迭代器位置，第二个参数是要插入的元素。意思是在postion位置插入x。
当插入一个新元素，返回新元素的迭代器。
当插入一个已存在元素，不插入，返回已存在元素的迭代器。
3.

template <class InputIterator>void insert ( InputIterator first, InputIterator last );

第3种实现，返回值为空，参数是两个模板类型的迭代器，（first，last）是一个左闭右开的区间，意思是将这个区间的元素插入set。可以理解为批量插入。

multiset的insert

multiset的insert定义，返回值，参数与set全部相同，不同之处在于它们耳朵内部实现。我们在开头说过set/multiset的底层实现是红黑树，所以它们大部分的功能函数都是调用的红黑树的函数。我们来看一下insert源码的定义：（参照《STL源码剖析》）

set的源码

（ps：t是一个红黑树的对象）
我们可以从图中看到，set的insert的三种实现都调用了一个叫insert_unipue()的函数，我们不需要看它的实现了，从字面就可以看出，unique独一无二，这种插入方法不允许出现重复数据。

multiset源码

（ps：注意红色箭头指向的内容，意思是其他函数的实现，multise与set相同）
可以看出不同了吧，multiset底层调用的insert_equal()这个函数。equal什么意思呢？英语不好的就去查吧！^v^!

erase

set的erase三种实现。

 void erase ( iterator position );

指定位置擦除，参数为一个迭代器，意思是擦拭position位置的数据。 

size_type erase ( const key_type& x );

指定元素擦除，参数为一个数据，意思是擦除键值（key）为x的数据。 

void erase ( iterator first, iterator last );

指定区间擦除，擦除左闭右开区间（first，last）的元素。

multiset的erase

我们已经知道了，multiset允许插入相同的元素，删除呢？ 

void erase ( iterator position );

指定位置删除，与set相同 

 void erase ( iterator first, iterator last );

删除区间 [first，last）,与set相同。 
不同的来了！

size_type erase ( const key_type& x );

指定元素删除，删除参数x。删除key等于x的所有元素。返回删除元素的个数。

clear

void clear ( );

清空所有元素，它内部调用的红黑树的clear。

swap

void swap ( set<Key,Compare,Allocator>& st );

交换两个set的值，返回值为空，参数是另一个set的引用。

Observers

key_comp

key_compare key_comp ( ) const;

这个方法的功能是返回set排序所调用的比较函数。返回值是key_compare，什么是key_compare呢？
查看key_compare的定义，发现它是_Pr的一个typedef

再查看_Pr的定义，

到这里我们就能看到，_Pr是一个名为less的类型。再查看less的定义。
一目了然了吧，less就是一个结构体，它内部实现了对()的重载，功能是比较两个值得大小,left小于right的时候返回true。当把这个结构体类型传入当模版参数时，在类内部就可以以仿函数的形式调用它。
再回来说到，key_compare就是一个类型，key_comp的返回值就是set的比较函数，也可以说是底层红黑树的比较函数。当然我们还可以调用这个比较函数。我们来测一下：

set<int>::key_compare ret2 = s.key_comp();cout << "less:1<2?" << endl;cout << ret2(1, 2) << endl;cout << "less:1>2?" << endl;cout << ret2(2, 1) << endl;

运行结果:

value_comp

set的key和value都是同一个值，都是键值（key），所以这个函数与key_comp的功能一样，返回值也相同。

Operations

find

iterator find ( const key_type& x ) const;

查找一个值x的位置，返回值为迭代器。const保证这个函数内部不对类的成员做出修改。
当这个值x存在时，返回这个值的迭代器。
当这个值x不存在时，返回end（最后一个元素的下一个位置），end是一个不可访问的位置。

set/multiset的find的find函数功能都相同，返回的都是指向第一个匹配元素位置的迭代器。

count

size_type count ( const key_type& x ) const;

查找一个元素是否存在。返回值类型为size_type（我们理解为size_t）

如果元素存在，返回元素的个数。
如果元素不存在，返回0。
思考：既然set里面不允许出现相同的元素，次数只能是0或1，为什么它要用一个size_type来接收返回值？为什么不用bool？

因为multiset与set的count函数相同，底层都是调用的红黑树的count函数，multiset允许重复数据出现，那就有大于1的次数。所以用size_type。

lower_bound

iterator lower_bound ( const key_type& x ) const;

返回值是一个迭代器，返回指向set中第一个大于等于x的值的迭代器。当没有比x大的元素的时候，返回end。
看一个例子：
我插入的原始数据为 1， 3， 5， 7 ，9

set<int> s;    for (int i = 1; i < 10; i+=2)    {        s.insert(i);    }    set<int>::iterator it = s.begin();    while (it != s.end())    {        cout << *it << " ";        ++it;    }    cout << endl;    cout << "lower_bound: 大于等于0的第一个元素" << endl;    cout << *(s.lower_bound(0)) << endl;    cout << "lower_bound: 大于等于1的第一个元素" << endl;    cout << *(s.lower_bound(1)) << endl;    cout << "lower_bound: 大于等于2的第一个元素" << endl;    cout << *(s.lower_bound(2)) << endl;    cout << "lower_bound: 大于等于3的第一个元素" << endl;    cout << *(s.lower_bound(4)) << endl;    cout << "lower_bound: 大于等于4的第一个元素" << endl;    cout << *(s.lower_bound(6)) << endl;

运行结果:

upper_bound

iterator upper_bound ( const key_type& x ) const;

返回指向第一个大于x的值的迭代器，例子不再给出，测试方法与上相同。

equal_range

pair<iterator,iterator> equal_range ( const key_type& x ) const;

返回值为一个pair，pair的两个值都是迭代器，这个函数的功能是上面两个函数的结合体。找到指向第一个大于等于x的值的迭代器，存到pair的first里面去。找到指向第一个大于x的值的迭代器，存到pair的second里面去。

看一个例子，插入数据1，3，5，7，9

set<int> s;for (int i = 1; i < 10; i += 2){    s.insert(i);}set<int>::iterator it = s.begin();while (it != s.end()){    cout << *it << " ";    ++it;}cout << endl;pair<set<int>::iterator, set<int>::iterator> ret = s.equal_range(3);cout << "pair.first:lower_bound:" << *ret.first << endl;cout << "pair.second:upper_bound:" << *ret.second << endl;

运行结果: