C++中的set有序且唯一的集合方式_C/C++

在 c++ 的标准模板库（stl）中，set是一个非常实用的关联容器。

它就像是一个 “有序的集合”，其中的元素按照特定顺序排列，并且每个元素都是唯一的。接下来，让我们深入了解set的方方面面。

一、set 的基本概念

set本质上是一个类模板，它基于红黑树（一种自平衡的二叉搜索树）实现。

这使得set中的元素自动按照键值升序排列，并且不允许有重复的元素。与vector不同，set不支持随机访问，只能通过迭代器顺序访问元素。

二、set 的定义与初始化

使用set前，需要包含头文件。
以下是几种常见的定义和初始化方式：

#include
#include

int main() {
// 定义一个空的set，存储int类型数据
std::set s1;

// 使用初始化列表初始化set
std::set<int> s2 = {5, 2, 3, 1, 4};

// 拷贝构造函数
std::set<int> s3(s2);

return 0;
}

三、set 的常用操作

1.插入元素

insert()函数用于向set中插入元素。
如果插入的元素已经存在，则插入操作会被忽略。

#include
#include

int main() {
std::set s;
// 插入元素
s.insert(3);
s.insert(1);
s.insert(2);
// 尝试插入重复元素
s.insert(2);
// 输出：1 2 3
for (int num : s) {
std::cout << num << " ";
}
return 0;
}

2. 删除元素

erase()函数用于删除set中的元素，可以通过值或迭代器指定要删除的元素。

#include
#include

int main() {
std::set s = {1, 2, 3, 4, 5};
// 删除值为3的元素
s.erase(3);
// 删除第一个元素
s.erase(s.begin());
// 输出：2 4 5
for (int num : s) {
std::cout << num << " ";
}
return 0;
}

3. 查找元素

find()函数用于查找指定值的元素。
如果找到，则返回指向该元素的迭代器；否则返回end()迭代器。

#include
#include

int main() {
std::set s = {1, 2, 3, 4, 5};
// 查找元素3
auto it = s.find(3);
if (it != s.end()) {
std::cout << “找到元素：” << *it << std::endl;
} else {
std::cout << “未找到元素” << std::endl;
}
return 0;
}

4. 获取大小和判断空

size()函数返回set中当前存储的元素个数；
empty()函数用于判断set是否为空。

#include
#include

int main() {
std::set s = {1, 2, 3};
std::cout << "大小: " << s.size() << std::endl;
std::cout << "是否为空: " << (s.empty() ? “是” : “否”) << std::endl;
return 0;
}

四、set 的迭代器

set提供了多种迭代器，如begin()返回指向第一个元素的迭代器，end()返回指向最后一个元素之后的迭代器；rbegin()和rend()用于反向遍历。

#include
#include

int main() {
std::set s = {3, 1, 2};
// 正向遍历
for (auto it = s.begin(); it != s.end(); ++it) {
std::cout << *it << " ";
}
std::cout << std::endl;
// 反向遍历
for (auto rit = s.rbegin(); rit != s.rend(); ++rit) {
std::cout << *rit << " ";
}
return 0;
}

c++11 引入了基于范围的for循环，使遍历set更加简洁：

#include
#include

int main() {
std::set s = {3, 1, 2};
for (int num : s) {
std::cout << num << " ";
}
return 0;
}

五、使用 set 的注意事项

元素自动排序：

set中的元素会自动按照键值升序排列，这是由红黑树的性质决定的。
如果需要自定义排序规则，可以通过传入比较函数来实现。

#include
#include

struct greater {
bool operator()(const int& a, const int& b) const {
return a > b;
}
};

int main() {
// 使用自定义比较函数，降序排列
std::set<int, greater> s = {3, 1, 2};
// 输出：3 2 1
for (int num : s) {
std::cout << num << " ";
}
return 0;
}

元素不可修改：

set中的元素是常量，不能直接修改。
如果需要修改元素的值，必须先删除该元素，再插入新元素。

#include
#include

int main() {
std::set s = {1, 2, 3};
// 错误：不能直接修改set中的元素
// *s.begin() = 10;
// 正确做法：先删除，再插入
auto it = s.find(1);
if (it != s.end()) {
s.erase(it);
s.insert(10);
}
return 0;
}