STL-related
This commit is contained in:
e2hang
@@ -204,3 +204,301 @@ if (auto [it, ok] = s.insert(10); ok) {
|
||||
* 🧩 `unordered_set` 的比较与选择策略
|
||||
|
||||
是否要我继续讲 `multiset` 和 `unordered_set`？
|
||||
|
||||
|
||||
<h1>C++ STL set容器完全攻略（超级详细）</h1>
|
||||
<div class="pre-next-page clearfix"> </div>
|
||||
<div id="arc-body">前面章节讲解了 map 容器和 multimap 容器的用法，类似地，<a href='/cplus/' target='_blank'>C++</a> <a href='/stl/' target='_blank'>STL</a> 标准库中还提供有 set 和 multiset 这 2 个容器，它们也属于关联式容器。不过，本节先讲解 set 容器，后续章节再讲解 multiset 容器。<br />
|
||||
<br />
|
||||
和 map、multimap 容器不同，使用 set 容器存储的各个键值对，要求键 key 和值 value 必须相等。<br />
|
||||
<br />
|
||||
举个例子，如下有 2 组键值对数据：
|
||||
<p class="info-box">
|
||||
{<'a', 1>, <'b', 2>, <'c', 3>}<br />
|
||||
{<'a', 'a'>, <'b', 'b'>, <'c', 'c'>}</p>
|
||||
显然，第一组数据中各键值对的键和值不相等，而第二组中各键值对的键和值对应相等。对于 set 容器来说，只能存储第 2 组键值对，而无法存储第一组键值对。<br />
|
||||
<br />
|
||||
基于 set 容器的这种特性，当使用 set 容器存储键值对时，只需要为其提供各键值对中的 value 值（也就是 key 的值）即可。仍以存储上面第 2 组键值对为例，只需要为 set 容器提供 {'a','b','c'} ，该容器即可成功将它们存储起来。<br />
|
||||
<br />
|
||||
通过前面的学习我们知道，map、multimap 容器都会自行根据键的大小对存储的键值对进行排序，set 容器也会如此，只不过 set 容器中各键值对的键 key 和值 value 是相等的，根据 key 排序，也就等价为根据 value 排序。<br />
|
||||
<br />
|
||||
另外，使用 set 容器存储的各个元素的值必须各不相同。更重要的是，从语法上讲 set 容器并没有强制对存储元素的类型做 const 修饰，即 set 容器中存储的元素的值是可以修改的。但是，C++ 标准为了防止用户修改容器中元素的值，对所有可能会实现此操作的行为做了限制，使得在正常情况下，用户是无法做到修改 set 容器中元素的值的。<br />
|
||||
<blockquote>
|
||||
<p>
|
||||
对于初学者来说，切勿尝试直接修改 set 容器中已存储元素的值，这很有可能破坏 set 容器中元素的有序性，最正确的修改 set 容器中元素值的做法是：先删除该元素，然后再添加一个修改后的元素。</p>
|
||||
</blockquote>
|
||||
值得一提的是，set 容器定义于<code><set></code>头文件，并位于 std 命名空间中。因此如果想在程序中使用 set 容器，该程序代码应先包含如下语句：
|
||||
<pre class="cpp">
|
||||
#include <set>
|
||||
using namespace std;</pre>
|
||||
注意，第二行代码不是必需的，如果不用，则后续程序中在使用 set 容器时，需手动注明 std 命名空间（强烈建议初学者使用）。<br />
|
||||
<br />
|
||||
set 容器的类模板定义如下：
|
||||
<pre class="cpp">
|
||||
template < class T, // 键 key 和值 value 的类型
|
||||
class Compare = less<T>, // 指定 set 容器内部的排序规则
|
||||
class Alloc = allocator<T> // 指定分配器对象的类型
|
||||
> class set;</pre>
|
||||
注意，由于 set 容器存储的各个键值对，其键和值完全相同，也就意味着它们的类型相同，因此 set 容器类模板的定义中，仅有第 1 个参数用于设定存储数据的类型。<br />
|
||||
<blockquote>
|
||||
<p>
|
||||
对于 set 类模板中的 3 个参数，后 2 个参数自带默认值，且几乎所有场景中只需使用前 2 个参数，第 3 个参数不会用到。</p>
|
||||
</blockquote>
|
||||
<h2>
|
||||
创建C++ set容器的几种方法</h2>
|
||||
常见的创建 set 容器的方法，大致有以下 5 种。<br />
|
||||
<br />
|
||||
1) 调用默认构造函数，创建空的 set 容器。比如：
|
||||
<pre class="cpp">
|
||||
std::set<std::string> myset;</pre>
|
||||
<blockquote>
|
||||
<p>
|
||||
如果程序中已经默认指定了 std 命令空间，这里可以省略 std::。</p>
|
||||
</blockquote>
|
||||
由此就创建好了一个 set 容器，该容器采用默认的<code>std::less<T></code>规则，会对存储的 string 类型元素做升序排序。注意，由于 set 容器支持随时向内部添加新的元素，因此创建空 set 容器的方法是经常使用的。<br />
|
||||
<br />
|
||||
2) 除此之外，set 类模板还支持在创建 set 容器的同时，对其进行初始化。例如：
|
||||
<pre class="cpp">
|
||||
std::set<std::string> myset{"http://c.biancheng.net/java/",
|
||||
"http://c.biancheng.net/stl/",
|
||||
"http://c.biancheng.net/python/"};</pre>
|
||||
由此即创建好了包含 3 个 string 元素的 myset 容器。由于其采用默认的 std::less<T> 规则，因此其内部存储 string 元素的顺序如下所示：
|
||||
<p class="info-box">
|
||||
"http://c.biancheng.net/java/"<br />
|
||||
"http://c.biancheng.net/python/"<br />
|
||||
"http://c.biancheng.net/stl/"</p>
|
||||
<br />
|
||||
3) set 类模板中还提供了拷贝（复制）构造函数，可以实现在创建新 set 容器的同时，将已有 set 容器中存储的所有元素全部复制到新 set 容器中。<br />
|
||||
<br />
|
||||
例如，在第 2 种方式创建的 myset 容器的基础上，执行如下代码：
|
||||
<pre class="cpp">
|
||||
std::set<std::string> copyset(myset);
|
||||
//等同于
|
||||
//std::set<std::string> copyset = myset</pre>
|
||||
该行代码在创建 copyset 容器的基础上，还会将 myset 容器中存储的所有元素，全部复制给 copyset 容器一份。<br />
|
||||
<br />
|
||||
另外，C++ 11 标准还为 set 类模板新增了移动构造函数，其功能是实现创建新 set 容器的同时，利用临时的 set 容器为其初始化。比如：
|
||||
<pre class="cpp">
|
||||
set<string> retSet() {
|
||||
std::set<std::string> myset{ "http://c.biancheng.net/java/",
|
||||
"http://c.biancheng.net/stl/",
|
||||
"http://c.biancheng.net/python/" };
|
||||
return myset;
|
||||
}
|
||||
std::set<std::string> copyset(retSet());
|
||||
//或者
|
||||
//std::set<std::string> copyset = retSet();</pre>
|
||||
<p>
|
||||
注意，由于 retSet() 函数的返回值是一个临时 set 容器，因此在初始化 copyset 容器时，其内部调用的是 set 类模板中的移动构造函数，而非拷贝构造函数。</p>
|
||||
<blockquote>
|
||||
<p>
|
||||
显然，无论是调用复制构造函数还是调用拷贝构造函数，都必须保证这 2 个容器的类型完全一致。</p>
|
||||
</blockquote>
|
||||
<br />
|
||||
4) 在第 3 种方式的基础上，set 类模板还支持取已有 set 容器中的部分元素，来初始化新 set 容器。例如：
|
||||
<pre class="cpp">
|
||||
std::set<std::string> myset{ "http://c.biancheng.net/java/",
|
||||
"http://c.biancheng.net/stl/",
|
||||
"http://c.biancheng.net/python/" };
|
||||
std::set<std::string> copyset(++myset.begin(), myset.end());</pre>
|
||||
由此初始化的 copyset 容器，其内部仅存有如下 2 个 string 字符串：
|
||||
<p class="info-box">
|
||||
"http://c.biancheng.net/python/"<br />
|
||||
"http://c.biancheng.net/stl/"</p>
|
||||
<br />
|
||||
5) 以上几种方式创建的 set 容器，都采用了默认的<code>std::less<T></code>规则。其实，借助 set 类模板定义中第 2 个参数，我们完全可以手动修改 set 容器中的排序规则。比如：
|
||||
<pre class="cpp">
|
||||
std::set<std::string,std::greater<string> > myset{
|
||||
"http://c.biancheng.net/java/",
|
||||
"http://c.biancheng.net/stl/",
|
||||
"http://c.biancheng.net/python/"};</pre>
|
||||
通过选用 std::greater<string> 降序规则，myset 容器中元素的存储顺序为:
|
||||
<p class="info-box">
|
||||
"http://c.biancheng.net/stl/"<br />
|
||||
"http://c.biancheng.net/python/"<br />
|
||||
"http://c.biancheng.net/java/"</p>
|
||||
<h2>
|
||||
C++ STL set容器包含的成员方法</h2>
|
||||
表 1 列出了 set 容器提供的常用成员方法以及各自的功能。<br />
|
||||
<br />
|
||||
<table>
|
||||
<caption>
|
||||
表 1 C++ set 容器常用成员方法</caption>
|
||||
<tbody>
|
||||
<tr>
|
||||
<th>
|
||||
成员方法</th>
|
||||
<th>
|
||||
功能</th>
|
||||
</tr>
|
||||
<tr>
|
||||
<td>
|
||||
begin()</td>
|
||||
<td>
|
||||
返回指向容器中第一个（注意，是已排好序的第一个）元素的双向迭代器。如果 set 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。</td>
|
||||
</tr>
|
||||
<tr>
|
||||
<td>
|
||||
end()</td>
|
||||
<td>
|
||||
返回指向容器最后一个元素（注意，是已排好序的最后一个）所在位置后一个位置的双向迭代器，通常和 begin() 结合使用。如果 set 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。</td>
|
||||
</tr>
|
||||
<tr>
|
||||
<td>
|
||||
rbegin()</td>
|
||||
<td>
|
||||
返回指向最后一个（注意，是已排好序的最后一个）元素的反向双向迭代器。如果 set 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的反向双向迭代器。</td>
|
||||
</tr>
|
||||
<tr>
|
||||
<td>
|
||||
rend()</td>
|
||||
<td>
|
||||
返回指向第一个（注意，是已排好序的第一个）元素所在位置前一个位置的反向双向迭代器。如果 set 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的反向双向迭代器。</td>
|
||||
</tr>
|
||||
<tr>
|
||||
<td>
|
||||
cbegin()</td>
|
||||
<td>
|
||||
和 begin() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改容器内存储的元素值。</td>
|
||||
</tr>
|
||||
<tr>
|
||||
<td>
|
||||
cend()</td>
|
||||
<td>
|
||||
和 end() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改容器内存储的元素值。</td>
|
||||
</tr>
|
||||
<tr>
|
||||
<td>
|
||||
crbegin()</td>
|
||||
<td>
|
||||
和 rbegin() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改容器内存储的元素值。</td>
|
||||
</tr>
|
||||
<tr>
|
||||
<td>
|
||||
crend()</td>
|
||||
<td>
|
||||
和 rend() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改容器内存储的元素值。</td>
|
||||
</tr>
|
||||
<tr>
|
||||
<td>
|
||||
find(val)</td>
|
||||
<td>
|
||||
在 set 容器中查找值为 val 的元素，如果成功找到，则返回指向该元素的双向迭代器；反之，则返回和 end() 方法一样的迭代器。另外，如果 set 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。</td>
|
||||
</tr>
|
||||
<tr>
|
||||
<td>
|
||||
lower_bound(val)</td>
|
||||
<td>
|
||||
返回一个指向当前 set 容器中第一个大于或等于 val 的元素的双向迭代器。如果 set 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。</td>
|
||||
</tr>
|
||||
<tr>
|
||||
<td>
|
||||
upper_bound(val)</td>
|
||||
<td>
|
||||
返回一个指向当前 set 容器中第一个大于 val 的元素的迭代器。如果 set 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。</td>
|
||||
</tr>
|
||||
<tr>
|
||||
<td>
|
||||
equal_range(val)</td>
|
||||
<td>
|
||||
该方法返回一个 pair 对象（包含 2 个双向迭代器），其中 pair.first 和 lower_bound() 方法的返回值等价，pair.second 和 upper_bound() 方法的返回值等价。也就是说，该方法将返回一个范围，该范围中包含的值为 val 的元素（set 容器中各个元素是唯一的，因此该范围最多包含一个元素）。</td>
|
||||
</tr>
|
||||
<tr>
|
||||
<td>
|
||||
empty()</td>
|
||||
<td>
|
||||
若容器为空，则返回 true；否则 false。</td>
|
||||
</tr>
|
||||
<tr>
|
||||
<td>
|
||||
size()</td>
|
||||
<td>
|
||||
返回当前 set 容器中存有元素的个数。</td>
|
||||
</tr>
|
||||
<tr>
|
||||
<td>
|
||||
max_size()</td>
|
||||
<td>
|
||||
返回 set 容器所能容纳元素的最大个数，不同的操作系统，其返回值亦不相同。</td>
|
||||
</tr>
|
||||
<tr>
|
||||
<td>
|
||||
insert()</td>
|
||||
<td>
|
||||
向 set 容器中插入元素。</td>
|
||||
</tr>
|
||||
<tr>
|
||||
<td>
|
||||
erase()</td>
|
||||
<td>
|
||||
删除 set 容器中存储的元素。</td>
|
||||
</tr>
|
||||
<tr>
|
||||
<td>
|
||||
swap()</td>
|
||||
<td>
|
||||
交换 2 个 set 容器中存储的所有元素。这意味着，操作的 2 个 set 容器的类型必须相同。</td>
|
||||
</tr>
|
||||
<tr>
|
||||
<td>
|
||||
clear()</td>
|
||||
<td>
|
||||
清空 set 容器中所有的元素，即令 set 容器的 size() 为 0。</td>
|
||||
</tr>
|
||||
<tr>
|
||||
<td>
|
||||
emplace()</td>
|
||||
<td>
|
||||
在当前 set 容器中的指定位置直接构造新元素。其效果和 insert() 一样，但效率更高。</td>
|
||||
</tr>
|
||||
<tr>
|
||||
<td>
|
||||
emplace_hint()</td>
|
||||
<td>
|
||||
在本质上和 emplace() 在 set 容器中构造新元素的方式是一样的，不同之处在于，使用者必须为该方法提供一个指示新元素生成位置的迭代器，并作为该方法的第一个参数。</td>
|
||||
</tr>
|
||||
<tr>
|
||||
<td>
|
||||
count(val)</td>
|
||||
<td>
|
||||
在当前 set 容器中，查找值为 val 的元素的个数，并返回。注意，由于 set 容器中各元素的值是唯一的，因此该函数的返回值最大为 1。</td>
|
||||
</tr>
|
||||
</tbody>
|
||||
</table>
|
||||
<br />
|
||||
下面程序演示了表 1 中部分成员函数的用法：
|
||||
<pre class="cpp">
|
||||
#include <iostream>
|
||||
#include <set>
|
||||
#include <string>
|
||||
using namespace std;
|
||||
|
||||
int main()
|
||||
{
|
||||
//创建空set容器
|
||||
std::set<std::string> myset;
|
||||
//空set容器不存储任何元素
|
||||
cout << "1、myset size = " << myset.size() << endl;
|
||||
//向myset容器中插入新元素
|
||||
myset.insert("http://c.biancheng.net/java/");
|
||||
myset.insert("http://c.biancheng.net/stl/");
|
||||
myset.insert("http://c.biancheng.net/python/");
|
||||
cout << "2、myset size = " << myset.size() << endl;
|
||||
//利用双向迭代器，遍历myset
|
||||
<a href='/view/1811.html' target='_blank'>for</a> (auto iter = myset.begin(); iter != myset.end(); ++iter) {
|
||||
cout << *iter << endl;
|
||||
}
|
||||
return 0;
|
||||
}</pre>
|
||||
程序执行结果为：
|
||||
<p class="info-box">
|
||||
1、myset size = 0<br />
|
||||
2、myset size = 3<br />
|
||||
http://c.biancheng.net/java/<br />
|
||||
http://c.biancheng.net/python/<br />
|
||||
http://c.biancheng.net/stl/</p>
|
||||
<blockquote>
|
||||
<p>
|
||||
有关表 1 中其它成员方法的用法，后续章节会做详细讲解。</p>
|
||||
</blockquote>
|
||||
</div>
|
||||
Reference in New Issue
Block a user