C++ STL（7）set

前言：

std::set是C++标准模板库（STL）中的一个关联容器，它存储唯一元素，并自动按升序排列。std::set通常用于需要快速查找、插入和删除元素的场景，同时保证元素的唯一性和有序性。

一、set

1、简介

std::set容器是一个包含唯一对象的集合，它自动维护元素的排序（默认递增）。具备下面的特点：

• 元素无法直接修改，且不能重复。
• 提供了高效的查找、插入和删除操作，时间复杂度通常为O(logn)。
• 底层通常使用红黑树实现。
• 内存管理是由标准库自动处理的。插入元素时，容器会自动分配足够的内存来存储新插入的元素。删除元素时，容器会自动释放不再需要的内存。
• 插入元素时，如果元素已存在，则插入操作不会执行，也不会分配新的内存。
• 提供双向迭代器，不支持随机访问。迭代器在删除元素后可能会失效，因此在迭代过程中删除元素需要特别小心。

2、遍历

可以使用下面两种方式来遍历std::set中的元素

方法一：使用范围 for 循环

这是 C++11 引入的一种简洁的遍历方式，如下：

#include <iostream>
#include <set>

int main() {
    std::set<int> mySet = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5}; // std::set 会自动去除重复元素并排序

    for (const auto& element : mySet) {
        std::cout << element << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

方法二：使用迭代器

迭代器是一种传统的遍历容器元素的方式，如下：

#include <iostream>
#include <set>

int main() {
    std::set<int> mySet = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5};

    for (std::set<int>::iterator it = mySet.begin(); it!= mySet.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

3、常用操作

• insert(const T& value)： 插入一个元素（如果元素已存在，则不会插入）。
• clear()： 移除 set 中的所有元素。
• erase(iterator pos)：移除位于 pos 位置的元素。
• erase(const T& value)：移除值为 value 的元素（如果存在）。
• swap(std::set<T>& other)：交换两个 set 的内容。
• size()：返回 set 中元素的数量。
• empty()：检查 set 是否为空。
• find(const T& value)：查找值为 value 的元素，并返回指向它的迭代器（如果未找到，则返回 end()）。
• count(const T& value)：返回值为 value 的元素的数量（对于 set，返回值要么是 0，要么是 1）。

4、应用示例

示例一：容器中存储的是自定义元素，查找给定的元素是否存在

创建一个std::set容器，容器存储的是Student对象，如何查找给定的元素是否存在，自定义Student需要注意下面的点

• 需要重载< 或 >运算符以支持set的排序。
• 重载< 或 >运算符时使用的字段，作为后续查找的key。例如：下面的示例，使用m_age字段作为排序的key，目标对象只要m_age字段与容器中的元素相等就能匹配的上。

struct Student
{
public:
    Student(const string &name, int age)
    {
        m_name = name;
        m_age = age;
    }

    // 重载 < 运算符以支持 set 的排序
    bool operator<(const Student& other) const {
        return m_age < other.m_age;
    }

private:
    string m_name;
    int m_age;
};

int main()
{
    // 创建一个set容器
    set<Student> mySet;

    // 插入元素
    mySet.insert(Student("jams", 39));
    mySet.insert(Student("messi", 32));

    // 查找指定的元素
    Student target("zhangsan", 32);
    auto it = mySet.find(target);
    if (it != mySet.end())
        cout << "found" << endl;             // 输出结果：found
    else
        cout << "not found" << endl;

    return 0;
}