C++之set和multiset容器初学

Set和multiset容器

set/multiset的简介

set是一个集合容器，其中所包含的元素是唯一的，集合中的元素按一定的顺序排列。元素插入过程是按排序规则插入，所以不能指定插入位置。

set采用红黑树变体的数据结构实现，红黑树属于平衡二叉树。在插入操作和删除操作上比vector快。

set不可以直接存取元素。（不可以使用at.(pos)与[]操作符）。

 multiset与set的区别：set支持唯一键值，每个元素值只能出现一次；而multiset中同一值可以出现多次。

 不可以直接修改set或multiset容器中的元素值，因为该类容器是自动排序的。如果希望修改一个元素值，必须先删除原有的元素，再插入新的元素。

 #include <set>  

 

 

 

set/multiset对象的默认构造

set<int> setInt;            //一个存放int的set容器。

set<float> setFloat;     //一个存放float的set容器。

set<string> setString;     //一个存放string的set容器。

multiset<int> mulsetInt;            //一个存放int的multi set容器。

multi set<float> multisetFloat;     //一个存放float的multi set容器。

multi set<string> multisetString;     //一个存放string的multi set容器。

set的插入与迭代器

set.insert(elem);     //在容器中插入元素。

set.begin();  //返回容器中第一个数据的迭代器。

set.end();  //返回容器中最后一个数据之后的迭代器。

set.rbegin();  //返回容器中倒数第一个元素的迭代器。

set.rend();   //返回容器中倒数最后一个元素的后面的迭代器。

 

set<int> setInt;

setInt.insert(3); setInt.insert(1);setInt.insert(5);setInt.insert(2);

for(set<int>::iterator it=setInt.begin(); it!=setInt.end(); ++it)

{

      int iItem = *it;

      cout << iItem;    //或直接使用cout << *it

}

//这样子便顺序输出  1 2 3 5。

 

set.rbegin()与set.rend()。略。

 

Set集合的元素排序

set<int,less<int> >  setIntA;  //该容器是按升序方式排列元素。

 set<int,greater<int>> setIntB;   //该容器是按降序方式排列元素。

set<int> 相当于 set<int,less<int>>。

ess<int>与greater<int>中的int可以改成其它类型，该类型主要要跟set容纳的数据类型一致。

 疑问1：less<>与greater<>是什么？

疑问2：如果set<>不包含int类型，而是包含自定义类型，set容器如何排序？

要解决如上两个问题，需要了解容器的函数对象，也叫伪函数，英文名叫functor。

下面将讲解什么是functor，functor的用法。

 

使用stl提供的函数对象

set<int,greater<int>> setIntB;   

setIntB.insert(3);

setIntB.insert(1);

setIntB.insert(5);

setIntB.insert(2);

此时容器setIntB就包含了按顺序的5,3,2,1元素

函数对象functor的用法

尽管函数指针被广泛用于实现函数回调，但C++还提供了一个重要的实现回调函数的方法，那就是函数对象。

 functor，翻译成函数对象，伪函数，算符，是重载了“()”操作符的普通类对象。从语法上讲，它与普通函数行为类似。

greater<>与less<>就是函数对象。

下面举出greater<int>的简易实现原理。

 

下面举出greater<int>的简易实现原理。

struct greater

{

bool operator() (const int& iLeft, const int& iRight)

{

       return (iLeft>iRight);    //如果是实现less<int>的话，这边是写return (iLeft<iRight);

}

}

容器就是调用函数对象的operator()方法去比较两个值的大小。

 

题目：学生包含学号，姓名属性，现要求任意插入几个学生对象到set容器中，使得容器中的学生按学号的升序排序。

 

解：

//学生类

class CStudent

{

public:

CStudent(int iID, string strName)

{

m_iID = iID;

m_strName = strName;

}

     int m_iID; //学号

     string m_strName; //姓名

}

//为保持主题鲜明，本类不写拷贝构造函数，不类也不需要写拷贝构造函数。但大家仍要有考虑拷贝构造函数的习惯。

 

//函数对象

struct StuFunctor

{

bool operator()  (const CStudent &stu1, const CStudent &stu2)

{

return (stu1.m_iID<stu2.m_iID);

}

}

 

//main函数

void main()

{

set<CStudent, StuFunctor> setStu;

setStu.insert(CStudent(3,"小张"));

setStu.insert(CStudent(1,"小李"));

setStu.insert(CStudent(5,"小王"));

setStu.insert(CStudent(2,"小刘"));

//此时容器setStu包含了四个学生对象，分别是按姓名顺序的“小李”，“小刘”，“小张”，“小王” 

}

 

set对象的拷贝构造与赋值

set(const set &st);      //拷贝构造函数

set& operator=(const set &st); //重载等号操作符

set.swap(st); //交换两个集合容器

 

set<int> setIntA;

setIntA.insert(3);

setIntA.insert(1);

setIntA.insert(7);

setIntA.insert(5);

setIntA.insert(9);

 

set<int> setIntB(setIntA);  //1 3 5 7 9

set<int> setIntC;

setIntC = setIntA; //1 3 5 7 9

 

setIntC.insert(6);

setIntC.swap(setIntA);   //交换

set的大小

² set.size(); //返回容器中元素的数目

² set.empty();//判断容器是否为空

 

set<int> setIntA;

setIntA.insert(3);

setIntA.insert(1);

setIntA.insert(7);

setIntA.insert(5);

setIntA.insert(9);

 

if (!setIntA.empty())

{

int iSize = setIntA.size(); //5

}

set的删除

² set.clear(); //清除所有元素

² set.erase(pos); //删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器。

² set.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。

² set.erase(elem);     //删除容器中值为elem的元素。

 

删除区间内的元素

setInt是用set<int>声明的容器，现已包含按顺序的1,3,5,6,9,11元素。

set<int>::iterator itBegin=setInt.begin();

++ itBegin;

set<int>::iterator itEnd=setInt.begin();

++ itEnd;

++ itEnd;

++ itEnd;

setInt.erase(itBegin,itEnd);

//此时容器setInt包含按顺序的1,6,9,11四个元素。

 

删除容器中第一个元素

setInt.erase(setInt.begin()); //6,9,11

 

删除容器中值为9的元素

set.erase(9);    

 

 

删除setInt的所有元素

setInt.clear(); //容器为空

set的查找

² set.find(elem);   //查找elem元素，返回指向elem元素的迭代器。

² set.count(elem);   //返回容器中值为elem的元素个数。对set来说，要么是0，要么是1。对multiset来说，值可能大于1。

² set.lower_bound(elem);  //返回第一个>=elem元素的迭代器。

² set.upper_bound(elem);    //  返回第一个>elem元素的迭代器。

² set.equal_range(elem); //返回容器中与elem相等的上下限的两个迭代器。上限是闭区间，下限是开区间，如[beg,end)。

²  

² 以上函数返回两个迭代器，而这两个迭代器被封装在pair中。

² 以下讲解pair的含义与使用方法。

² 

 

set<int> setInt;

setInt.insert(3);

setInt.insert(1);

setInt.insert(7);

setInt.insert(5);

setInt.insert(9);

 

set<int>::iterator itA = setInt.find(5);

int iA = *itA; //iA == 5

int iCount = setInt.count(5); //iCount == 1

 

set<int>::iterator itB = setInt.lower_bound(5);

set<int>::iterator itC = setInt.upper_bound(5);

int iB = *itB; //iB == 5

int iC = *itC; //iC == 7

 

pair< set<int>::iterator, set<int>::iterator > pairIt = setInt.equal_range(5);  //pair是什么？

pair的使用

pair译为对组，可以将两个值视为一个单元。

pair<T1,T2>存放的两个值的类型，可以不一样，如T1为int，T2为float。T1,T2也可以是自定义类型。

pair.first是pair里面的第一个值，是T1类型。

pair.second是pair里面的第二个值，是T2类型。

 

set<int> setInt;

...  //往setInt容器插入元素1,3,5,7,9

pair< set<int>::iterator , set<int>::iterator > pairIt = setInt.equal_range(5);

set<int>::iterator itBeg = pairIt.first;

set<int>::iterator itEnd = pairIt.second;

//此时 *itBeg==5  而  *itEnd == 7

小结

² 一、容器set/multiset的使用方法；

红黑树的变体，查找效率高，插入不能指定位置，插入时自动排序。

² 二、functor的使用方法；

    类似于函数的功能，可用来自定义一些规则，如元素比较规则。

² 三、pair的使用方法。

对组，一个整体的单元，存放两个类型(T1,T2，T1可与T2一样)的两个元素。

 

案例:

int x;

    scanf("%ld",&x);

    multiset<int> h;//建立一个multiset类型，变量名是h，h序列里面存的是int类型,初始h为空

    while(x!=0){

        h.insert(x);//将x插入h中

        scanf("%ld",&x);

    }    

 

pair< multiset<int>::iterator , multiset<int>::iterator > pairIt = h.equal_range(22);

multiset<int>::iterator itBeg = pairIt.first;

multiset<int>::iterator itEnd = pairIt.second;

 

int nBeg = *itBeg;

int nEnd = *itEnd;

 

    while(!h.empty()){//序列非空h.empty()==true时表示h已经空了

multiset<int>::iterator c = h.begin();//c指向h序列中第一个元素的地址，第一个元素是最小的元素

        printf("%ld ",*c);//将地址c存的数据输出

        h.erase(c);//从h序列中将c指向的元素删除

    }