STL标准库-容器-set与multiset

Posted 2020-10-06 勿在浮沙筑高台

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set与multiset关联容器

结构如下

set是一种关联容器,key即value,value即key.它是自动排序,排序特点依据key

set的key不能相同.multiset的key相同.关联容器的查找效率要高于顺序容器很多很多.

set和multiset不提供用来直接存取元素的任何操作函数,取值需要通过迭代器

 

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一 定义

1.set/mulitiset以红黑树为底层结构,因此有元素自动排序的特性,排序是根据key,而set.multiset的元素的value和key相同

2.set/multiset提供遍历即迭代器操作,获得排序后的状态

3.我们无法使用迭代器改变set/multiset改变元素值,实现原理是RB tree 的const iterator

4.set元素的key必须对无二,因此其insert()用的rb_tree的insert_unique()

5.multiset的元素key可以重复,因此其insert()用的是rb_tree的insert_equal()

 set的源码

template <class _Key, class _Compare = less<_Key>,
          class _Allocator = allocator<_Key> >
class _LIBCPP_TYPE_VIS_ONLY set
{
    ...
private:
    typedef __tree<value_type, value_compare, allocator_type> __base;
    ...
    __base __tree_;
    ...
}

 

 

第一参数 key 是key的类型 ,

第二参数 compare 比较函数,key的排序函数

第三参数 默认的分配器

使用介绍

//1.定义
    set<int> c;
    
    for(auto i : c)
    {
        cout << i << endl;
    }
    cout << "ctor" <<endl;
    
    //2.initializer ctor
    set<int> c1 = {1,2,3,7,6,4,5};//set当插入相同元素时,会插入不成功,但是不会有任何提示
    
    for(auto i : c1)
    {
        cout << i << endl;
    }
    cout << "initializer_ctor" <<endl;//会发现set有自动排序的功能,因为他的底层实现使红黑树
    
    //3.数组转换
    int arrayOfSet[] = {10,20,30,40,50};
    
    std::set<int> c2(arrayOfSet,arrayOfSet+5);
    
    for(auto i : c2)
    {
        cout << i << endl;
    }
    cout << "initializer_ctor" <<endl;
    
    //4.operator =
    c = c1;
    
    for(auto i : c)
    {
        cout << i << endl;
    }
    cout << "operator= " <<endl;

 

 

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二 set迭代器

//迭代器操作 正向迭代器
    set<int>::iterator iteBegin = c.begin();
    set<int>::iterator iteEnd = c.end();
    
    cout<< "*iteBegin: "<< *iteBegin << endl;
    iteEnd--;
    cout<< "*iteEnd: "<< *iteEnd << endl;

    //正向const迭代器,不能改变,其实不需要知道正向迭代器和反向,反正都不能使用迭代器直接修改其元素
    set<int>::const_iterator iteCBegin = c.cbegin();
    set<int>::const_iterator iteCEnd = c.cend();
    
    cout<< "*iteCBegin: "<< *iteCBegin << endl;
    iteCEnd--;
    cout<< "*iteCEnd: "<< *iteCEnd << endl;
    
    
    //反向迭代器
    set<int>::reverse_iterator iteRBegin = c.rbegin();
    set<int>::reverse_iterator iteREnd = c.rend();
    
    cout<< "*iteRBegin: "<< *iteRBegin << endl;
    iteREnd--;
    cout<< "*iteCEnd: "<< *iteREnd << endl;
    
    //反向cosnt迭代器
    set<int>::const_reverse_iterator iteCRBegin = c.crbegin();
    set<int>::const_reverse_iterator iteCREnd = c.crend();
    
    cout<< "*iteCRBegin: "<< *iteCRBegin << endl;
    iteCREnd--;
    cout<< "*iteCEnd: "<< *iteCREnd << endl;

 

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三 容量

    //容量
    //判断是否为null
    cout << "empty: " << c.empty() <<endl;
    
    //大小size
    cout << "size: " << c.size() <<endl;
    
    //最大容量max_size
    cout << "max_size: " << c.max_size() <<endl;

 

 

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四 基本操作

//操作
    //插入
    c.insert(10);
    for(auto i : c)
    {
        cout << i << endl;
    }
    cout << "insert" <<endl;
    
    //指定元素删除
    c.erase(10);
    for(auto i : c)
    {
        cout << i << endl;
    }
    cout << "erase" <<endl;
    
    
    //指定位置删除
    advance(iteBegin, 3);
    c.erase(iteBegin);
    for(auto i : c)
    {
        cout << i << endl;
    }
    cout << "erase" <<endl;
    
    
    //交换
    c.swap(c2);
    for(auto i : c)
    {
        cout << i << endl;
    }
    cout << "swap" <<endl;
    
    //清除
    set<int> c3 = c2;
    c3.clear();
    for(auto i : c3)
    {
        cout << i << endl;
    }
    cout << "clear" <<endl;
    
    //判断是否存在1 ,存在返回false, 不存在返回1
    for(auto i : c)
    {
        cout << i << endl;
    }
    auto ret = c.emplace(1);
    if (!ret.second) cout << "1 already exists in myset\\n";
    else  cout << "1 non-exists in myset\\n";
    

    //如果不存在元素1 则插入1,如果存在则什么也不做
    c.emplace(1);
    for(auto i : c)
    {
        cout << i << endl;
    }

    //key_comp返回存储的函数对象
    //set 的默认比较key函数是 less()函数,且set中value和key是同一元素,即从小到大排序
    
    cout << c.key_comp()(1,2) <<endl; //会返回1  因为1<2
    cout << c.key_comp()(2,1) <<endl; //会返回0  因为2>1
    cout << c.key_comp()(1,1) <<endl; //会返回0  因为1=1
    
    //key_comp返回比较key的函数对象,即返回比较函数相同功能的函数
    cout << c.value_comp()(1,2) <<endl; //会返回1  因为1<2
    cout << c.value_comp()(2,1) <<endl; //会返回0  因为2>1
    cout << c.value_comp()(1,1) <<endl; //会返回0  因为1=1

 

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五 基本算法

//算法类
    //find 查看是否含有该元素 如果有返回指向该点的迭代器 如果没有返回 end()
    auto findObj = c.find(40);
    if(*findObj)
     cout<<*findObj<<endl;
    else
        cout<< "not found" << endl;
    
    //元素出现个数
    cout << "count: " << c.count(1) <<endl;
    
    //lower_bound(key_value) ，返回第一个大于等于key_value的迭代器
    
    auto lower_boundObj = c.lower_bound(25);
    if(*lower_boundObj)
     cout<<*lower_boundObj<<endl;
    else
        cout<< "lower_boundObj" << endl;
    
    //upper_bound(key_value)，返回最后一个大于等于key_value的迭代器
    auto upper_boundObj = c.upper_bound(25);
    if(*upper_boundObj)
     cout<<*upper_boundObj<<endl;
    else
        cout<< "upper_boundObj" << endl;
    

    //equal_range()返回该元素所在区间(闭区间),返回值是一个pair类型,first代表所在区间的起点,second表示所在区间的重点
    //如set<int> c {1,2,3,4,5}
    //c.equal_range(3) ,first就是指向3的迭代器  second就是指向4的迭代器
    
    auto equal_rangeObj = c.equal_range(30);
    if(*equal_rangeObj.first)
     cout<<*equal_rangeObj.first<<endl;
    else
        cout<< "NOT equal_rangeObj.first" << endl;
    
    if(*equal_rangeObj.second)
     cout<<*equal_rangeObj.second<<endl;
    else
        cout<< "NOT equal_rangeObj.second" << endl;

 

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六 自定义比较函数

    //自定义比较函数
    //set的默认比较key函数是less 下面我演示一下用自定义比较函数
//    class my_comp
//    {
//    public:
//        bool operator()(int a, int b)
//        {
//            return a > b;
//        }
//    };
    set<int, my_comp> my_set = {5,2,3,4,1};
    for(auto i : my_set)
    {
        cout << i << endl;
    }

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source code

类图

set的底层结构是rb_tree(),应该说set是一个容器适配器.它封装了rb_tree的方法,先介绍一下set的参数含义

    template<typename _Key, typename _Compare = std::less<_Key>,
    typename _Alloc = std::allocator<_Key> >
    class set
    {
        public:
            // typedefs:
            //@{
            /// Public typedefs.
            typedef _Key     key_type;          // Key value
            typedef _Key     value_type;        //(key+value的数据包)
            typedef _Compare key_compare;       // key的比较函数
            typedef _Compare value_compare;     // 
            typedef _Alloc   allocator_type;    // 分配器
            //@}
            
        private:
            typedef typename __gnu_cxx::__alloc_traits<_Alloc>::template
            rebind<_Key>::other _Key_alloc_type;
            
            typedef _Rb_tree<key_type, value_type, _Identity<value_type>,
            key_compare, _Key_alloc_type> _Rep_type;
            _Rep_type _M_t;  // Red-black tree representing set.

        ...
        
        set()
        : _M_t() { }
        
        ...
        
        std::pair<iterator, bool>
        insert(const value_type& __x)
        {
            std::pair<typename _Rep_type::iterator, bool> __p =
                          _M_t._M_insert_unique(__x);
            return std::pair<iterator, bool>(__p.first, __p.second);
        }
        
        ...
    }

 更详细实现我会在rb_tree介绍

 参考<<侯捷STL标准库>>