[C++ STL] set使用詳解

一、概述

set 容器內的元素會被自動排序，set 與 map 不同，set 中的元素即是鍵值又是實值，set 不允許兩個元素有相同的鍵值。不能通過 set 的迭代器去修改 set 元素，原因是修改元素會破壞 set 組織。當對容器中的元素進行插入或者刪除時，操作之前的所有迭代器在操作之后依然有效。

二、定義及初始化

使用之前必須加相應容器的頭文件：

#include <set> // set屬於std命名域的，因此需要通過命名限定，例如using std::set;

定義的代碼如下：

set<int> a; // 定義一個int類型的集合a
// set<int> a(10); // error，未定義這種構造函數
// set<int> a(10, 1); // error，未定義這種構造函數
set<int> b(a); // 定義並用集合a初始化集合b
set<int> b(a.begin(), a.end()); // 將集合a中的所有元素作為集合b的初始值

除此之外，還可以直接使用數組來初始化向量：

int n[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
list<int> a(n, n + 5); // 將數組n的前5個元素作為集合a的初值

三、基本操作

3.1 容量函數

• 容器大小：st.size();
• 容器最大容量：st.max_size();
• 容器判空：st.empty();
• 查找鍵 key 的元素個數：st.count(key);

#include <iostream>
#include <set>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
	set<int> st;
	for (int i = 0; i<6; i++)
	{
		st.insert(i);
	}

	cout << st.size() << endl; // 輸出：6
	cout << st.max_size() << endl; // 輸出：214748364
	cout << st.count(2) << endl; // 輸出：1
	if (st.empty())
		cout << "元素為空" << endl; // 未執行

	return 0;
}

3.2 添加函數

• 在容器中插入元素：st.insert(const T& x);
• 任意位置插入一個元素：st.insert(iterator it, const T& x);

#include <iostream>
#include <set>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
	set<int> st;

	// 在容器中插入元素
	st.insert(4);
	// 任意位置插入一個元素
	set<int>::iterator it = st.begin();
	st.insert(it, 2);

	// 遍歷顯示
	for (it = st.begin(); it != st.end(); it++)
		cout << *it << " "; // 輸出：2 4
	cout << endl;

	return 0;
}

3.3 刪除函數

• 刪除容器中值為 elem 的元素：st.pop_back(const T& elem);
• 刪除it迭代器所指的元素：st.erase(iterator it);
• 刪除區間 [first,last] 之間的所有元素：st.erase(iterator first, iterator last);
• 清空所有元素：st.clear();

#include <iostream>
#include <set>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
	set<int> st;
	for (int i = 0; i < 8; i++)
		st.insert(i);

	// 刪除容器中值為elem的元素
	st.erase(4);
	// 任意位置刪除一個元素
	set<int>::iterator it = st.begin();
	st.erase(it);
	// 刪除[first,last]之間的元素
	st.erase(st.begin(), ++st.begin());

	// 遍歷顯示
	for (it = st.begin(); it != st.end(); it++)
		cout << *it << " "; // 輸出：2 3 5 6 7
	cout << endl;

	// 清空所有元素
	st.clear();

    // 判斷set是否為空
    if (st.empty())
    	cout << "集合為空" << endl; // 輸出：集合為空

	return 0;
}

3.4 訪問函數

• 查找鍵 key 是否存在,若存在，返回該鍵的元素的迭代器；若不存在，返回set.end()： st.find(key);

#include <iostream>
#include <set>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
	set<int> st;
	for (int i = 0; i < 6; i++)
		st.insert(i);

	// 通過find(key)查找鍵值
	set<int>::iterator it;
	it = st.find(2);
	cout << *it << endl; // 輸出：2

	return 0;
}

3.5 其他函數

• 交換兩個同類型容器的元素：swap(set&, set&);或lst.swap(set&);

#include <iostream>
#include <set>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
	set<int> st1;
	st1.insert(1);
	st1.insert(2);
	st1.insert(3);
	set<int> st2;
	st2.insert(4);
	st2.insert(5);
	st2.insert(6);
	// 交換兩個容器的元素
	st1.swap(st2);

	// 遍歷顯示
	cout << "交換后的st1: ";
	set<int>::iterator it;
	for (it = st1.begin(); it != st1.end(); it++)
		cout << *it << " "; // 輸出：4 5 6
	cout << endl;
	// 遍歷顯示
	cout << "交換后的st2: ";
	for (it = st2.begin(); it != st2.end(); it++)
		cout << *it << " "; // 輸出：1 2 3
	cout << endl;

	return 0;
}

四、迭代器與算法

1. 迭代器

• 開始迭代器指針：st.begin();
• 末尾迭代器指針：st.end(); // 指向最后一個元素的下一個位置
• 指向常量的開始迭代器指針：st.cbegin(); // 意思就是不能通過這個指針來修改所指的內容，但還是可以通過其他方式修改的，而且指針也是可以移動的。
• 指向常量的末尾迭代器指針：lst.cend();
• 反向迭代器指針，指向最后一個元素：st.rbegin();
• 反向迭代器指針，指向第一個元素的前一個元素：st.rend();
• 返回最后一個 key<=keyElem 元素的迭代器：st.lower_bound(keyElem);
• 返回第一個 key>keyElem 元素的迭代器： st.upper_bound(keyElem);
• 返回容器中 key 與 keyElem 相等的上下限的兩個迭代器，這兩個迭代器被放在對組（pair）中： st.equal_range(keyElem);

#include <iostream>
#include <set>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
	set<int> st;
	st.insert(1);
	st.insert(2);
	st.insert(3);

	cout << *(st.begin()) << endl; // 輸出：1
	cout << *(--st.end()) << endl; // 輸出：3
	cout << *(st.cbegin()) << endl; // 輸出：1
	cout << *(--st.cend()) << endl; // 輸出：3
	cout << *(st.rbegin()) << endl; // 輸出：3
	cout << *(--st.rend()) << endl; // 輸出：1
	cout << *(st.lower_bound(2)) << endl; // 輸出：2
	cout << *(st.upper_bound(2)) << endl; // 輸出：3
	pair<set<int>::iterator, set<int>::iterator> t_pair = st.equal_range(2);
	cout << *(t_pair.first) << endl; // 輸出：2
	cout << *(t_pair.second) << endl; // 輸出：3
	cout << endl;

	return 0;
}

2. 算法

• 遍歷元素

set<int>::iterator it;
for (it = st.begin(); it != st.end(); it++)
    cout << *it << endl;

三、總結

可以看到，set 與序列式容器的用法有以下幾處不同：

• set 不支持 resize() 函數；

• set 容器不提供下標操作符。為了通過鍵從 set 中獲取元素，可使用 find 運算；

• set 只能使用insert的兩種重載函數插入，不支持 push_back() 和 push_front() 函數；

• set 不支持 STL 里的 reverse 和 sort 算法；

• set 能不通過迭代器，只通過元素值來刪除該元素；

• set 只支持默認構造函數和拷貝構造函數，沒有其它重載的構造函數。