文章目录
- 一、关联式容器
- 二、键值对
- 三、树形结构的关联式容器
- 四、set类介绍
- 六、set的使用
- 七、multiset
一、关联式容器
STL中的部分容器，比如：vector、list、deque、forward_list(C++11)等，这些容器统称为序列式容器，因为其底层为线性序列的数据结构，里面存储的是元素本身。
关联式容器也是用来存储数据的，与序列式容器不同的是，其里面存储的是<key, value>结构的键值对，在数据检索时比序列式容器效率更高。
二、键值对
键值对用来表示具有一 一对应关系的一种结构，该结构中一般只包含两个成员变量key和value，key代表键值，value表示与key对应的信息。
SGI-STL中关于键值对的定义：
template <class T1, class T2>
struct pair
{
typedef T1 first_type;
typedef T2 second_type;
T1 first;
T2 second;
pair()
: first(T1()), second(T2())
{}
pair(const T1& a, const T2& b)
: first(a), second(b)
{}
};
三、树形结构的关联式容器
根据应用场景的不桶，STL总共实现了两种不同结构的关联式容器：树型结构与哈希结构。
树型结构的关联式容器主要有四种：map、set、multimap、multiset。这四种容器的共同点是：使用红黑树/平衡搜索树作为其底层结构，容器中的元素是一个有序的序列。
四、set类介绍
set是 C++ STL 中提供的容器，set是数学上的集合，其具有唯一性，即每个元素只出现一次，而 multiset 则是可重复集合，两者的内部实现是一棵红黑树，它们支持的函数基本相同。
官方文档
- set是按照一定次序存储元素的容器
- 在set中，元素的value标识它(value就是key，类型为T)，并且每个value必须是唯一的。set中的元素不能在容器中修改(元素总是const)，但是可以从容器中插入或删除它们。
- 在内部，set中的元素总是按照其内部比较对象(类型比较)所指示的特定严格弱排序准则进行排序。
- set容器通过key访问单个元素的速度通常比unordered_set容器慢，但它们允许根据顺序对子集进行直接迭代。
- set在底层是用红黑树实现的。
set特点
- 与map/multimap不同，map/multimap中存储的是真正的键值对<key, value>，set中只放value，但在底层实际存放的是由<value, value>构成的键值对。
- set中插入元素时，只需要插入value即可，不需要构造键值对。
- set中的元素不可以重复，因此可以使用set进行去重。
- 使用set的迭代器遍历set中的元素，可以得到有序序列。
- set中的元素默认按照小于来比较。
- set中查找某个元素，时间复杂度为： O ( l o g 2 N ) O(log_2 N) O(log2N)。
- set中的元素不允许修改。
- set中的底层使用**二叉搜索树(红黑树)**来实现。
六、set的使用
set模板的参数列表
T: set中存放元素的类型，实际在底层存储<value, value>的键值对。
Compare：set中元素默认按照小于来比较。
Alloc：set中元素空间的管理方式，使用STL提供的空间配置器管理。
set的构造函数
| 函数名称 | 功能说明 |
|---|---|
| set (class T,const Compare& comp = Compare(), const Allocator&= Allocator() ); | 构造空的set |
| set (InputIterator first, InputIterator last, const Compare& comp = Compare(), const Allocator& =Allocator() ); | 用[first, last)区间中的元素构造set |
| set ( const set<Key,Compare,Allocator>& x); | set的拷贝构造 |
set的迭代器
| 函数名称 | 功能说明 |
|---|---|
| iterator begin() | 返回set中起始位置元素的迭代器 |
| iterator end() | 返回set中最后一个元素后面的迭代器 |
| const_iterator cbegin() const | 返回set中起始位置元素的const迭代器 |
| const_iterator cend() const | 返回set中最后一个元素后面的const迭代器 |
| reverse_iterator rbegin() | 返回set第一个元素的反向迭代器，即end |
| reverse_iterator rend() | 返回set最后一个元素下一个位置的反向迭代器，即rbegin |
| const_iterator cbegin() const | 返回set第一个元素的反向const迭代器，即cend |
| const_reverse_iterator crend() const | 返回set最后一个元素下一个位置的反向const迭代器，即crbegin |
set的容量
| 函数名称 | 功能说明 |
|---|---|
| bool empty ( ) const | 检测set是否为空，空返回true，否则返回true |
| size_type size() const | 返回set中有效元素的个数 |
set修改操作
| 函数名称 | 功能说明 |
|---|---|
| pair<iterator,bool> insert (const value_type& x ) | 在set中插入元素x，实际插入的是<x, x>构成的键值对，如果插入成功，返回<该元素在set中的位置，true>,如果插入失败，说明x在set中已经存在，返回<x在set中的位置，false> |
| void erase ( iterator position ) | 删除set中position位置上的元素 |
| size_type erase ( const value_type& x ) | 删除set中值为x的元素，返回删除的元素的个数 |
| void erase ( iterator first, iterator last ) | 删除set中[first, last)区间中的元素 |
| void swap ( set<Key,Compare,Allocator>& st ); | 交换set中的元素 |
| void clear ( )； | 将set中的元素清空 |
| iterator find ( const value_type&& x ) const； | 返回set中值为x的元素的位置 |
| size_type count ( const value_type& x ) const | 返回set中值为x的元素的个数 |
set支持增删查，不支持修改。因为set底层是key模型的红黑树，底层是不支持修改的。
应用实例
#include <iostream>
#include <set>
#include <functional>
using namespace std;
void test_set()
{
// 初始化，调用 C++11中 initializer_list 构造函数，进行列表初始化
set<int>s = {1,3,4,2,5,6,8,7};
// 构造可以调用迭代器区间去初始化
int a[] = { 1,2,3,4,5,6,1,8 };
set<int, greater<int>> s1(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));
// 默认是升序，变为降序可以用反向迭代器，或者使用仿函数
// 迭代器遍历
set<int>::iterator it = s.begin();
while (it != s.end())
{
//*it = 10; set 有着增删查的功能，但是不支持改（如果支持改，底层的搜索二叉树就是乱序了）
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
// 范围for遍历
for (auto& e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
// 迭代器遍历出来时有序的，因为底层是个搜索二叉树，搜索二叉树中的中序遍历是有序的
// set有 排序+去重 的作用
for (auto& e : s1)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
// 内容删除
s1.erase(3);
for (auto& e : s1) //有就删除，没有也不报错
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
// 迭代器删除
set<int>::iterator pos = s1.find(8); //如果没有找到8则返回s1.end()，如果不加判断，删除的时候会报错
if (pos != s1.end())
{
s1.erase(pos);
}
for (auto& e : s1)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
// count(),在就返回1，不在就返回0，为了保证接口的一致性才有count，count是为multiset设计的
cout << s1.count(4) << endl;
cout << s1.count(30) << endl;
// lower_bound 返回 >= val的值
// upper_bound 返回 > val的值
set<int> myset;
set<int>::iterator itlow, itup;
for (int i = 1; i < 10; i++)
myset.insert(i * 10); // 10 20 30 40 50 60 70 80 90
itlow = myset.lower_bound(35); //
itup = myset.upper_bound(60); //
cout << *itlow << *itup << endl; //40 70
myset.erase(itlow, itup); // 10 20 30 70 80 90
}
int main()
{
test_set();
return 0;
}
七、multiset
官方文档
- multiset是按照特定顺序存储元素的容器，其中元素是可以重复的。
- 在multiset中，元素的value也会识别它(因为multiset中本身存储的就是<value, value>组成的键值对，因此value本身就是key，key就是value，类型为T)。multiset元素的值不能在容器中进行修改，但可以从容器中插入或删除。
- 在内部，multiset中的元素总是按照其内部比较规则(类型比较)所指示的特定严格弱排序准则进行排序。
- multiset容器通过key访问单个元素的速度通常比unordered_multiset容器慢，但当使用迭代器遍历时会得到一个有序序列。
- multiset底层结构为二叉搜索树(红黑树)。
multiset的特点
- multiset中底层中存储的也是<value, value>的键值对
- 与set的区别是，multiset中的元素可以重复，set是中value是唯一的
- 使用迭代器对multiset中的元素进行遍历，可以得到有序的序列
- multiset中的元素不能修改
- 在multiset中找某个元素，时间复杂度为O(log2 N)
- multiset的作用：可以对元素进行排序
总结：multiset允许键值的冗余，其余的用法和接口与set基本没有区别。
应用实例
void test_set1()
{
int a[] = { 1,2,1,2,3,4,5 };
multiset<int>s(a, a + sizeof(a) / sizeof(int)); //multiset允许键值的冗余，其余的用法上完全没有区别
// 特点： 排序
for (auto& e : s)
{
cout << e << " "; // 1 1 2 2 3 4 5
}
cout << endl;
cout << s.count(1)<<endl;//2 返回对应的个数
auto pos = s.find(2);
// find时，如果有多个值，返回中序的第一个值
while (pos != s.end())
{
cout << *pos << " ";//2 2 3 4 5
++pos;
}
cout << endl;
// 删除：值删除，删除所有的2；迭代器删除，删除迭代器的对应位置内容
s.erase(2);
for (auto& e : s)
{
cout << e << " "; // 1 1 3 4 5
}
cout << endl;
}
int main()
{
test_set1();
return 0;
}
