STL之Set和multiset容器

STL之Set和multiset容器

1.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>

2.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。
multiset<float> multisetFloat;     //一个存放float的multi set容器。
multiset<string> multisetString;     //一个存放string的multi set容器。

3.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。

4.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。

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

5.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。

greater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，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:结构体里面包含一个函数实现体
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” 
}

6.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

7.大小

set.size(); //返回容器中元素的数目
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
}

8.删除

set.clear();        //清除所有元素
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。
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。
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

9.查找

set.find(elem);   //查找elem元素，返回指向elem元素的迭代器。
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。
set.lower_bound(elem);  //返回第一个<=elem元素的迭代器。
set.upper_bound(elem);     //  返回第一个>=elem元素的迭代器。
set.equal_range(elem);      //返回容器中与elem相等的上下限的两个迭代器。如[beg,end)。

set.equal_range(elem);函数返回两个迭代器，而这两个迭代器被封装在pair中。

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？

9.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

10.小结

• 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。
• 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。
• 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
}