c++ set

最新推荐文章于 2024-07-01 17:55:41 发布

qq_36417644

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分类专栏： c++ 文章标签： c++ mat

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1容器

一个容器就是一些特定类型对象的集合。

1.1顺序容器

顺序容器(sequential container)为程序员提供了控制元素存储和访问顺序的能力。这种顺序不依赖于元素的值，而是与元素加入容器时的位置相对应。与之相对的，有序和无序关联容器，则根据关键字的值来存储元素。

顺序容器包括vector、deque、list、forward_list、array、string，所有顺序容器都提供了快速顺序访问元素的能力。

1.2关联容器

关联容器中的元素是按关键字来保存和访问的。与之相对，顺序容器中的元素是按它们在容器中的位置来顺序保存和访问的。

关联容器支持高效的关键字查找和访问。两个主要的关联容器(associative container)类型是map和set。

map中的元素是一些关键字----值(key--value)对：关键字起到索引的作用，值则表示与索引相关联的数据。

set中每个元素只包含一个关键字：set支持高效的关键字查询操作----检查一个给定关键字是否在set中。

2 c++ std ::set

2.1 关于set

集合是数学中的一个基本概念，通俗地讲，集合是由一些不重复的数据组成的。C++的标准库中的集合支持高效的插入、删除合查询操作，这三个操作的时间复杂度都是 O(lgn)，其中n是当前集合中元素的个数。如果用数组，虽然插入的时间复杂度是 O(1)，但是删除合查询都是 O(n)，此时效率太低。在C++中我们常用的集合是set。

（1）为何map和set的插入删除效率比用其他序列容器高？

大部分人说，很简单，因为对于关联容器来说，不需要做内存拷贝和内存移动。说对了，确实如此。set容器内所有元素都是以节点的方式来存储，其节点结构和链表差不多，指向父节点和子节点。结构图可能如下：

　　A
　 / \
　 B C
　/ \ / \
D E F G

因此插入的时候只需要稍做变换，把节点的指针指向新的节点就可以了。删除的时候类似，稍做变换后把指向删除节点的指针指向其他节点也OK了。这里的一切操作就是指针换来换去，和内存移动没有关系。

（2）为何每次insert之后，以前保存的iterator不会失效？

iterator这里就相当于指向节点的指针，内存没有变，指向内存的指针怎么会失效呢(当然被删除的那个元素本身已经失效了)。相对于vector来说，每一次删除和插入，指针都有可能失效，调用push_back在尾部插入也是如此。因为为了保证内部数据的连续存放，iterator指向的那块内存在删除和插入过程中可能已经被其他内存覆盖或者内存已经被释放了。即使时push_back的时候，容器内部空间可能不够，需要一块新的更大的内存，只有把以前的内存释放，申请新的更大的内存，复制已有的数据元素到新的内存，最后把需要插入的元素放到最后，那么以前的内存指针自然就不可用了。特别时在和find等算法在一起使用的时候，牢记这个原则：不要使用过期的iterator。

（3）当数据元素增多时，set的插入和搜索速度变化如何？

如果你知道log2的关系你应该就彻底了解这个答案。在set中查找是使用二分查找，也就是说，如果有16个元素，最多需要比较4次就能找到结果，有32个元素，最多比较5次。那么有10000个呢？最多比较的次数为log10000，最多为14次，如果是20000个元素呢？最多不过15次。看见了吧，当数据量增大一倍的时候，搜索次数只不过多了1次，多了1/14的搜索时间而已。你明白这个道理后，就可以安心往里面放入元素了。

2.2 常用方法

#include <iostream>
#include <set>

using namespace std;

int main ()
{
    set<int>s; //构造一个int 类型的集合s
    s.insert(1);//用 insert( ) 方法向集合中插入一个新的元素
    s.insert(2);
    s.insert(3);
    s.insert(4);
    s.insert(1);//再次插入不会产生任何效果(集合没有重复元素)

    cout<<"set 的 size的值为 ："<<s.size()<<endl;
    cout<<"set 的 maxsize的值为 ："<<s.max_size()<<endl;
    cout<<"set 中的第一个元素是 ："<<*s.begin()<<endl; //返回第一个元素
    cout<<"set 中的最后一个元素是:"<<*s.end()<<endl; //返回最后一个元素
    
    set<string> country;
    country.insert("China"); // {"China"} 
    country.insert("America"); // {"China", "America"} 
    country.insert("France"); // {"China", "America", "France"} 
    country.erase("America"); // {"China", "France"}  删除已有元素
    country.erase("England"); // {"China", "France"}    若无该元素 则不进行操作
    if (country.count("China")) //查找元素
    {
        cout<<"China belong to country"<<endl;
    }
    country.insert("France"); // {"China", "America", "France"} 
    for (set<string>::iterator it = country.begin(); it != country.end(); ++it) //遍历元素
    { 
        cout << (*it) << endl; 
    }

    //equal_range() ，返回一对定位器，分别表示第一个大于或等于给定关键值的元素和 第一个大于给定关键值的元素，这个返回值是一个pair类型，
    pair<set<int>::const_iterator,set<int>::const_iterator> pr;
    pr = s.equal_range(3);
    cout<<"第一个大于等于 3 的数是 ："<<*pr.first<<endl;
    cout<<"第一个大于 3的数是 ： "<<*pr.second<<endl;

    cout<<*s.lower_bound(3)<<endl; //返回第一个大于等于key_value的定位器
    cout<<*s.upper_bound(3)<<endl; //返回最后一个大于等于key_value的定位器


    return 0;

}