＜C++＞快速掌握set 容器|去重的底层原因|使用仿函数定义排序规则-CFANZ编程社区

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文章目录

1、set 容器基本操作，从构造到查找统计

1.1、set/ multiset 基本概念
1.2、set构造和赋值
1.3、set 大小和交换
1.4、set插入和删除
1.5、set查找和统计

2、set 和 multiset 插入数据特点不同的原因

2.1、set 中的insert 源码分析
2.2、pair 对组的创建及使用
2.3、multiset 中的insert 源码分析

3、内置与自定义数据类型的排序规则

3.1、内置数据类型的排序
3.2、自定义数据类型的排序

🔥前言

set 容器的底层实现是二叉树，在插入元素的时候会自动进行升序的排序操作，set 容器有去重的功能，而 multiset容器允许插入相同元素… set容器在STL编程里常常用到，那么我就总结一下它的用法，抓住源码分析去重、排序的原理

1、set 容器基本操作，从构造到查找统计

1.1、set/ multiset 基本概念

特点：

所有元素都会在插入时自动被升序排序

本质：

set/multiset属于关联式容器，底层结构是用二叉树实现

二者区别：

set不允许容器中有重复的元素
multiset允许容器中有重复的元素

1.2、set构造和赋值

功能描述：

创建set容器以及赋值

函数原型：

set<T> st; 默认构造函数
set(const set &st); 拷贝构造函数
set& operator=(const set &st); 重载等号操作符

代码示例：

//遍历set集合
void printSet(set<int>& s) {
  for (set<int>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++) {
    cout << *it << " ";
  }
  cout << endl;
}
// 构造操作
void test1(){
  // 默认构造
  set<int> s1;
  // 赋值操作
  s1.insert(4);
  s1.insert(2);
  s1.insert(2);
  s1.insert(1);
  s1.insert(0);
  // 拷贝构造
  set<int> s2(s1);
  // 重载赋值运算符
  set<int> s3 = s2;
  // 调用函数，遍历操作
  printSet(s1);
  printSet(s2);
  printSet(s3);

  // set 容器插入值使用inset方法
}

1.3、set 大小和交换

功能描述：

统计set容器大小以及交换set容器

函数原型：

size(); 返回容器中元素的数目
empty(); 判断容器是否为空
swap(st); 交换两个集合容器

代码示例：

// 大小操作
void test2() {
  set<int> s1;
  s1.insert(1);
  s1.insert(0);
  s1.insert(2);
  s1.insert(4);

  if (s1.empty()) {
    cout << "set 为空" << endl;
  }else {
    cout << "set 不为空" << endl;
    cout << "输出集合内元素：";
    printSet(s1);
    cout << "大小为：" << s1.size();
  }
}
// 交换操作
void test3() {
  set<int> s1,s2;
  s1.insert(1);
  s1.insert(0);
  s1.insert(2);
  s1.insert(4);

  s2.insert(10);
  s2.insert(20);
  s2.insert(40);
  s2.insert(0);
  cout << "交换前：" << endl;
  printSet(s1);
  printSet(s2);
  cout << "交换后：" << endl;
  s1.swap(s2);
  printSet(s1);
  printSet(s2);
}

1.4、set插入和删除

功能描述：

set容器进行插入数据和删除数据

函数原型：

insert(elem); 在容器中插入元素。
clear(); 清除所有元素
erase(pos); 删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器。
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。
erase(elem); 删除容器中值为elem的元素。

代码示例：

// 插入删除操作
void test4() {
  set<int> s1,s2;
  s1.insert(1);
  s1.insert(0);
  s1.insert(2);
  s1.insert(20);
  s1.insert(24);
  s1.insert(4);
  s2 = s1;
  // 遍历
  printSet(s1);
  // 按照迭代器删除
  s1.erase(s1.begin());
  s1.erase(--s1.end());
  printSet(s1);
  // 按照值删除
  s1.erase(4);
  printSet(s1);
  // 清空set ，两种方法
  s1.erase(s1.begin(), s1.end());
  printSet(s1);
  s2.clear();
}

1.5、set查找和统计

功能描述：

对set容器进行查找数据以及统计数据

函数原型：

find(key); 查找key是否存在,若存在，返回该键的元素的迭代器；若不存在，返回set.end();
count(key); 统计key的元素个数

代码示例：

// 查找和统计操作
void test5() {
  set<int> s1;
  s1.insert(1);
  s1.insert(0);
  s1.insert(2);
  s1.insert(4);

  //auto pos = s1.find(2);
  auto pos = s1.find(3);
  if (pos != s1.end()) {
    cout << "找到元素，值为：" << *pos << endl;
  }
  else {
    cout << "元素未找到" << endl;
  }

  // 统计操作,对于set 而言要么是零要么是一
  int ans = s1.count(1);
  int ansl = s1.count(3);
  cout << ans << " " << ansl;
}

auto关键字可用于数据类型的自动推导，可以替换某些情况下迭代器的写法，比较方便

2、set 和 multiset 插入数据特点不同的原因

上面提到二者的不同点在于是否可以插入不同的数据，那么就来看看二者insert插入方法的源码

2.1、set 中的insert 源码分析

查看set 中的insert 源码：

＜C++＞快速掌握set 容器|去重的底层原因|使用仿函数定义排序规则_原力计划

可以看到这里的insert返回值类型是一个pair二元组，包含迭代器类型和布尔类型
那么再进行插入操作的时候，如果检查到容器中已经有相同元素，就会返回false，不进行插入
有关二元组的创建将在下面解释

2.2、pair 对组的创建及使用

功能描述：

成对出现的数据，利用对组可以返回两个数据

两种创建方式：

pair<type, type> p ( value1, value2 );
pair<type, type> p = make_pair( value1, value2 );

代码示例：

// pair 对组的使用 make_pair()
void testPair() {
  // 默认构造
  pair<string, int> pre("微凉", 10);
  pair<string, int> ptr = make_pair("秋意", 24);
  // 获取值
  cout << pre.first << ptr.first << "\n" << pre.second << ptr.second << endl;
}

＜C++＞快速掌握set 容器|去重的底层原因|使用仿函数定义排序规则_排序规则_02

推荐使用make_pair的方式创建二元组，这样看起来比较清晰
二元组通过调用first和second来访问对应的属性值

2.3、multiset 中的insert 源码分析

查看multiset 中的insert 源码：

＜C++＞快速掌握set 容器|去重的底层原因|使用仿函数定义排序规则_原力计划_03

multiset 中的insert 返回值类型是一个迭代器，并没有布尔类型
所以可以插入重复数据

3、内置与自定义数据类型的排序规则

set 容器插入时默认自动升序排序，那么怎么修改排序规则呢：

使用仿函数来指定排序规则

3.1、内置数据类型的排序

写一个类，重载类内的函数运算符()

// 修改 set 容器的排序规则
class Cmp {
public:
  bool operator()(int v1,int v2) const
  {
    return v1 > v2;
  }
};

void test7() {
  // 默认是升序
  set<int> s1;
  s1.insert(1);
  s1.insert(0);
  s1.insert(2);
  s1.insert(4);
  printSet(s1);
  // 修改为降序，借助仿函数
  set<int, Cmp> s2;
  s2.insert(1);
  s2.insert(0);
  s2.insert(2);
  s2.insert(4);
  for (auto it = s2.begin(); it != s2.end(); it++) {
    cout << *it << " ";
  }
}

要注意的是重载的函数需要是常函数，要加上const关键字

重载的细节可以参考我这篇博客：详解重载函数调用运算符

创建set 容器的时候就要指定排序规则，在尖括号中这样表示：set<int, Cmp>

3.2、自定义数据类型的排序

set 容器插入自定义数据的时候如果不指定排序规则，默认的升序排序也无法进行，因此需要事先指定排序规则：

// 定义Person 类
class Person {
  int age;
  string name;
public:
  Person(string name, int age) {
    this->name = name;
    this->age = age;
  }
  int getAge() const {
    return this->age;
  }
  string getName() const {
    return this->name;
  }
};
// 自定义排序规则
class Compare {
public:
  bool operator()(const Person &p1, const Person &p2)const {
    return p1.getAge() > p2.getAge();
  }
};
void test8() {
  set<Person, Compare> s;
  Person p1("叶落", 20);
  Person p2("微凉", 24);
  Person p3("秋意", 22);
  Person p4("秋白", 18);
  s.insert(p1);
  s.insert(p2);
  s.insert(p3);
  s.insert(p4);
  for (auto it = s.begin(); it != s.end(); it++) {
    cout << "姓名：" << it->getName() << "\t年龄：" << it->getAge()<<endl;
  }
}