【C++ STL】Set和Multiset

1、结构

  set和multiset会根据特定的排序原则将元素排序。两者不同之处在于,multisets允许元素重复,而set不允许重复。

  只要是assignable、copyable、comparable(根据某个排序准则)的型别T,都可以成为set或者multisets的元素。如果没有特别的排序原则,采用默认的less,已operator < 对元素进行比较,以便完成排序。

排序准则必须遵守以下原则:

  • 必须是“反对称的”,对operator <而言,如果x < y为真,y<x为假。
  • 必须是“可传递的”,对operator <而言,如果x<y为真,y<z为真,那么x<z也为真。
  • 必须是“非自反的”,对operator<而言,x<x永远为假。

2、能力

  和所有的标准关联容器类似,sets和multisets通常以平衡二叉树完成。

  自动排序的主要优点在于使二叉树搜寻元素具有良好的性能,在其搜索函数算法具有对数复杂度。但是自动排序也造成了一个限制,不能直接改变元素值,因为这样会打乱原有的顺序,要改变元素的值,必须先删除旧元素,再插入新元素。所以sets和multisets具有以下特点:

  • 不提供直接用来存取元素的任何操作元素
  • 通过迭代器进行元素的存取。

3、操作函数

3.1 构造、拷贝、析构


操作


效果


set c


产生一个空的set/multiset,不含任何元素


set c(op)


以op为排序准则,产生一个空的set/multiset


set c1(c2)


产生某个set/multiset的副本,所有元素都被拷贝


set c(beg,end)


以区间[beg,end)内的所有元素产生一个set/multiset


set c(beg,end, op)


以op为排序准则,区间[beg,end)内的元素产生一个set/multiset


c.~set()


销毁所有元素,释放内存


set<Elem>


产生一个set,以(operator <)为排序准则


set<Elem,0p>


产生一个set,以op为排序准则

3.2 非变动性操作


操作


效果


c.size()


返回当前的元素数量


c.empty ()


判断大小是否为零,等同于0 == size(),效率更高


c.max_size()


返回能容纳的元素最大数量


c1 == c2


判断c1是否等于c2


c1 != c2


判断c1是否不等于c2(等同于!(c1==c2))


c1 < c2


判断c1是否小于c2


c1 > c2


判断c1是否大于c2


c1 <= c2


判断c1是否小于等于c2(等同于!(c2<c1))


c1 >= c2


判断c1是否大于等于c2 (等同于!(c1<c2))

3.3 特殊的搜寻函数

  sets和multisets在元素快速搜寻方面做了优化设计,提供了特殊的搜寻函数,所以应优先使用这些搜寻函数,可获得对数复杂度,而非STL的线性复杂度。比如在1000个元素搜寻,对数复杂度平均十次,而线性复杂度平均需要500次。


操作


效果


count (elem)


返回元素值为elem的个数


find(elem)


返回元素值为elem的第一个元素,如果没有返回end()


lower _bound(elem)


返回元素值为elem的第一个可安插位置,也就是元素值 >= elem的第一个元素位置


upper _bound (elem)


返回元素值为elem的最后一个可安插位置,也就是元素值 > elem 的第一个元素位置


equal_range (elem)


返回elem可安插的第一个位置和最后一个位置,也就是元素值==elem的区间

3.4 赋值


操作


效果


c1 = c2


将c2的元素全部给c1


c1.swap(c2)


将c1和c2 的元素互换


swap(c1,c2)


同上,全局函数

3.5 迭代器相关函数

  sets和multisets的迭代器是双向迭代器,对迭代器操作而言,所有的元素都被视为常数,可以确保你不会人为改变元素值,从而打乱既定顺序,所以无法调用变动性算法,如remove()。


操作


效果


c.begin()


返回一个随机存取迭代器,指向第一个元素


c.end()


返回一个随机存取迭代器,指向最后一个元素的下一个位置


c.rbegin()


返回一个逆向迭代器,指向逆向迭代的第一个元素


c.rend()


返回一个逆向迭代器,指向逆向迭代的最后一个元素的下一个位置

3.6 安插和删除元素

  必须保证参数有效,迭代器必须指向有效位置,序列起点不能位于终点之后,不能从空容器删除元素。


操作


效果


c.insert(elem)


插入一个elem副本,返回新元素位置,无论插入成功与否。


c.insert(pos, elem)


安插一个elem元素副本,返回新元素位置,pos为收索起点,提升插入速度。


c.insert(beg,end)


将区间[beg,end)所有的元素安插到c,无返回值。


c.erase(elem)


删除与elem相等的所有元素,返回被移除的元素个数。


c.erase(pos)


移除迭代器pos所指位置元素,无返回值。


c.erase(beg,end)


移除区间[beg,end)所有元素,无返回值。


c.clear()


移除所有元素,将容器清空

4、示例代码

4.1 set

// cont/set1.cpp

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

    int main()
    {

       /*type of the collection:
        *-no duplicates
        *-elements are integral values
        *-descending order
        */
       typedef set<int,greater<int> > IntSet;

       IntSet coll1;         // empty set container

       //insert elements in random order
       coll1.insert(4);
       coll1.insert(3);
       coll1.insert(5);
       coll1.insert(1);
       coll1.insert(6);
       coll1.insert(2);
       coll1.insert(5);

       //iterate over all elements and print them
       IntSet::iterator pos;
       for (pos = coll1.begin(); pos != coll1.end(); ++pos) {
           cout << *pos << ‘ ‘;
       }
       cout << endl;

       //insert 4 again and process return value
       pair<IntSet::iterator,bool> status = coll1.insert(4);
       if (status.second) {
           cout << "4 inserted as element "
                << distance (coll1.begin(),status. first) + 1
                << endl;
       }
       else {
           cout << "4 already exists" << endl;
       }

       //assign elements to another set with ascending order
       set<int> coll2(coll1.begin(),
                      coll1.end());

       //print all elements of the copy
       copy (coll2.begin(), coll2.end(),
             ostream_iterator<int>(cout," "));
       cout << endl;

       //remove all elements up to element with value 3
       coll2.erase (coll2.begin(), coll2.find(3));

       //remove all elements with value 5
       int num;
       num = coll2.erase (5);
       cout << num << " element(s) removed" << endl;

       //print all elements
       copy (coll2.begin(), coll2.end(),
             ostream_iterator<int>(cout," "));
       cout << endl;
    }

输出:

   6 5 4 3 2 1
   4 already exists
   1 2 3 4 5 6
   1 element(s) removed
   3 4 6

4.2 multiset

 // cont/mset1.cpp

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

   int main()
   {

       /*type of the collection:
        *-duplicates allowed
        *-elements are integral values
        *-descending order
        */
       typedef multiset<int,greater<int> > IntSet;

       IntSet coll1,        // empty multiset container

       //insert elements in random order
       coll1.insert(4);
       coll1.insert(3);
       coll1.insert(5);
       coll1.insert(l);
       coll1.insert(6);
       coll1.insert(2);
       coll1.insert(5);

       //iterate over all elements and print them
       IntSet::iterator pos;
       for (pos = coll1.begin(); pos != coll1.end(); ++pos) {
           cout << *pos << ‘ ‘;
       }
       cout << endl;

       //insert 4 again and process return value
       IntSet::iterator ipos = coll1.insert(4);
       cout << "4 inserted as element "
            << distance (coll1.begin(),ipos) + 1
            << endl;

       //assign elements to another multiset with ascending order
       multiset<int> coll2(coll1.begin(),
                              coll1.end());

       //print all elements of the copy
       copy (coll2.begin(), coll2.end(),
             ostream_iterator<int>(cout," "));
       cout << endl;

       //remove all elements up to element with value 3
       coll2.erase (coll2.begin(), coll2.find(3));

       //remove all elements with value 5
       int num;
       num = coll2.erase (5);
       cout << num << " element(s) removed" << endl;

       //print all elements
       copy (coll2.begin(), coll2.end(),
             ostream_iterator<int>(cout," "));
       cout << endl;
   }

输出:

6 5 5 4 3 2 1
4 inserted as element 5
1 2 3 4 4 5 5 6
2 element(s) removed
3 4 4 6
时间: 2024-11-05 17:22:37

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