C++set 和 map

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set

  • set就是集合。STL的set用二叉搜索树实现,集合中的每个元素只出现一次,并且是排好序的,访问元素的时间复杂度是O(log2(n)),非常高效
  • 在需要用二叉搜索树处理数据的题目,如果用set或map实现可以极大简化代码

set的相关操作:
头文件:#include<set>

set<Type>A;//定义
A.insert(x);//把x放进set
A.erase(x);//删除元素x
A.clear();//清空set
A.empty();//判断是否为空
A.size();//返回元素个数
A.count();//返回某个元素的个数,集合中只能是1或0
A.find(k);//返回一个迭代器,指向键值k
A.lower_bound(k);//返回一个迭代器,指向键值不小于k的第一个元素
A.upper_bound();//返回一个迭代器,指向键值大于k的第一个元素

简单熟悉一下:

#include<iostream>
#include<set>
using namespace std;
int main()
{
	set<int>A;
	A.insert(1);
	A.insert(2);
	A.insert(2);
	A.insert(3);
	A.insert(5);
	A.insert(9);
	//因为集合中元素只出现一次 
	cout<<"元素个数:"<<A.size()<<endl;
	cout<<"是否为空:"<<A.empty()<<endl;//否返回0
	A.erase(1);
	cout<<"删除后元素个数:"<<A.size()<<endl;
	A.clear();
	cout<<"输出0则已清空:"<<A.size();
}

在这里插入图片描述
举个例题来看一下:
在这里插入图片描述

解题思路:分别把所有人放进集合A,把失败者放进集合B,如果A-B=1,就可以判断存在冠军,否则不能。据集合的不重复特性,只要还剩一个人没失败过,那他就是冠军

#include<iostream>
#include<set> 
using namespace std;
int main() 
{
	set<string>A,B;
	string s1,s2;
	int n;
	while(cin>>n && n){
		for(int i = 0;i < n;i++)
		{
			cin>>s1>>s2;
			A.insert(s1),A.insert(s2);
			B.insert(s2);
		}
		if(A.size() - B.size() == 1)
			cout<<"Yes"<<endl;
		else
			cout<<"No"<<endl;
			A.clear();B.clear();
	}
	return 0;
}

在这里插入图片描述

map

一个常见的问题:有n个学生,已知他们的姓名name和学号id,现在给定一个学生的name,要求查找他的id。

我们一般用结构体存储信息,然后查找学生,输出id,复杂度O(n),效率很低。

利用STL中的map容器可以快速地实现这个查找,复杂度是O(log2(n))

map是关联容器,它实现从键到值得映射。map效率高得原因是它用平衡二叉搜索树来存储和访问。

打开#include<map>头文件

map的具体操作有:
(1)例如上面的例子可以这样定义
map<string,int>student
(2)赋值:例如student[“Jodan”]=23,这里把“Jodan”当成普通数组的下标来使用
(3)查找:在找学号是,可以直接使用student[“Jodan”]表示他的id,不用再去搜索所有的姓名。

map的其他定义方式;

map<int ,string>int;
map<string,char>str;
map<char,int>char;等等

map的相关操作:

stu["Kobe"] = 24;//赋值
stu.insert(pair<string,int>("Bosh",1));//插入
stu.count("James");//找到返回1,没找到返回0
stu.size();//map的大小
stu.erase("Bosh");//删除
#include<iostream>
#include<map>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
	map<string,int>stu;
	stu["Kobe"] = 24;
	stu["James"] = 23;
	stu["Wade"] = 3;
	stu.insert(pair<string,int>("Bosh",1));
	cout<<"Bosh同学的id:"<<stu["Bosh"]<<endl;
	cout<<"map的大小:"<<stu.size()<<endl;
	cout<<"查找是否存在James:"<<stu.count("James")<<endl;
	stu.erase("Bosh");
	cout<<"删除后map大小:"<<stu.size()<<endl;
}	

在这里插入图片描述

### C++ 中 `set` `map` 的数据结构区别及适用场景 #### 数据结构的区别 - **`std::set`**: 是一种关联容器,用于存储唯一的、已排序的元素。它的内部实现通常是基于红黑树(Red-Black Tree),这是一种自平衡二叉搜索树。由于这种实现方式,`set` 提供了高效的插入、删除查找操作,时间复杂度均为 \( O(\log n) \)[^5]。 - **`std::map`**: 同样是一种关联容器,但它存储的是键值对 `<key, value>`,并且按键进行排序。与 `set` 类似,`map` 的底层也通常是由红黑树实现的。这意味着对于任意给定的键,可以通过快速查找获取对应的值[^3]。 #### 主要功能差异 | 特性 | `std::set` | `std::map` | |-----------------|-----------------------------------------------------------------------------------------------|-------------------------------------------------------------------------------------------| | 存储内容 | 唯一的、已排序的单一元素 | 键值对 `<key, value>` | | 插入/删除/查找效率 | 所有操作的时间复杂度为 \( O(\log n) \),因为它是基于红黑树实现的 | 所有操作的时间复杂度同样为 \( O(\log n) \),也是基于红黑树实现的 | | 排序依据 | 元素本身的大小 | 键的大小 | | 是否允许重复 | 不允许重复元素 | 不允许重复键 | #### 使用场景对比 - **`std::set`**: - 当只需要维护一组不重复的元素集合时使用。 - 如果需要频繁地执行去重或者判断某个元素是否存在,则适合选用 `set`。 - 示例用途:去除数组中的重复项;验证某些条件下的唯一性约束等。 - **`std::map`**: - 需要在程序中建立某种映射关系时使用,比如字典查询、配置文件解析等功能。 - 只读取或更新特定键所对应的数据时非常高效。 - 示例用途:缓存机制的设计;数据库索引模拟等等。 #### 运行结果分析 针对给出的例子代码片段: ```cpp #include <iostream> #include <set> using namespace std; int main(){ set<int> s; int a[] = {8, 3, 1, 10, 6, 4, 7, 14, 13}; for(auto& e : a){ s.insert(e); } for(auto& e : s){ cout << e << " "; } cout << endl; set<int>::iterator pos = s.find(3); if(pos != s.end()){ s.erase(pos); } for(auto& e : s){ cout << e << " "; } cout << endl; } ``` 第一次循环打印的结果将是 `{1, 3, 4, 6, 7, 8, 10, 13, 14}`,这是因为当我们将原始数组中的数值逐一加入到 `set` 容器里之后,这些数会被自动排列成升序形式,并且任何重复出现的数字都会被过滤掉。 第二次循环则是在上述基础上移除了值等于 `3` 的那个节点后再依次输出剩余部分,最终显示如下: ``` 1 3 4 6 7 8 10 13 14 1 4 6 7 8 10 13 14 ``` --- ###
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