C++之set和multiset容器初学

萝らか妹 提交于 2020-01-11 10:44:44

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。

头文件:
 #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>>。
less<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 == 5int 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 == 5int 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

                return 0;
            }


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    
}


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