c++ 11标准模板（STL） std::set(六）

news2024/12/28 7:51:30

定义于头文件 <set>

template< class Key, class Compare = std::less<Key>, class Allocator = std::allocator<Key> > class set;	(1)
namespace pmr { template <class Key, class Compare = std::less<Key>> using set = std::set<Key, Compare, std::pmr::polymorphic_allocator<Key>>; }	(2)	(C++17 起)

std::set 是关联容器，含有 Key 类型对象的已排序集。用比较函数比较 (Compare) 进行排序。搜索、移除和插入拥有对数复杂度。 set 通常以红黑树实现。

在每个标准库使用比较 (Compare) 概念的场所，用等价关系确定唯一性。不精确地说，若二个对象 a 与 b 相互间既不比较大于亦不比较小于： !comp(a, b) && !comp(b, a) ，则认为它们等价。

std::set 满足容器 (Container) 、具分配器容器 (AllocatorAwareContainer) 、关联容器 (AssociativeContainer) 和可逆容器 (ReversibleContainer) 的要求。

修改器

插入元素或结点

std::set<Key,Compare,Allocator>::insert

std::pair<iterator,bool> insert( const value_type& value );	(1)
std::pair<iterator,bool> insert( value_type&& value );	(2)	(C++11 起)
iterator insert( iterator hint, const value_type& value );	(3)	(C++11 前)
iterator insert( const_iterator hint, const value_type& value );		(C++11 起)
iterator insert( const_iterator hint, value_type&& value );		(4)	(C++11 起)
template< class InputIt > void insert( InputIt first, InputIt last );		(5)
void insert( std::initializer_list<value_type> ilist );		(6)	(C++11 起)
insert_return_type insert(node_type&& nh);		(7)	(C++17 起)
iterator insert(const_iterator hint, node_type&& nh);		(8)	(C++17 起)

插入元素到容器，若容器未含拥有等价关键的元素。

1-2) 插入 value 。

3-4) 插入 value 到尽可能接近，正好前于(C++11 起) hint 的位置。

5) 插入来自范围 [first, last) 的元素。若范围中的多个元素拥有比较等价的关键，则插入哪个元素是未指定的（待决的 LWG2844 ）。

6) 插入来自 initializer_list ilist 的元素。若范围中的多个元素拥有比较等价的关键，则插入哪个元素是未指定的（待决的 LWG2844 ）。

7) 若 nh 是空的结点把柄，则不做任何事。否则插入 nh 所占有的元素到容器，若容器尚未含有拥有等价于 nh.key() 的关键的元素。若 nh 非空且 get_allocator() != nh.get_allocator() 则行为未定义。

8) 若 nh 是空的结点把柄，则不做任何事并返回尾迭代器。否则，插入 nh 所占有的元素到容器，若容器尚未含有拥有等价于 nh.key() 的关键的元素，并返回指向拥有等于 nh.key() 的关键的元素的迭代器（无关乎插入成功还是失败）。若插入成功，则从 nh 移动，否则它保持该元素的所有权。元素被插入到尽可能接近正好先于 hint 的位置。若 nh 非空且 get_allocator() != nh.get_allocator() 则行为未定义。

没有迭代器或引用被非法化。若插入成功，则在结点把柄保有元素时获得的指向该元素的指针和引用被非法化，而在提取前获得的指向元素的指针和引用变得合法。 (C++17 起)

参数

hint

用作提示从何处开始搜索的迭代器	(C++11 前)
指向新元素将被插入位置之前的迭代器	(C++11 起)

value - 要插入的元素值

first, last - 要插入的元素范围

ilist - 插入值来源的 initializer_list

nh - 兼容的结点把柄

类型要求

- InputIt 必须满足遗留输入迭代器 (LegacyInputIterator) 的要求。

返回值

1-2) 返回由指向被插入元素（或阻止插入的元素）的迭代器和若插入发生则设为 true 的 bool 值。

3-4) 返回指向被插入元素，或阻止插入的元素的迭代器。

5-6) （无）

7) 返回 insert_return_type ，其成员初始化如下：若 nh 为空，则 inserted 为 false ， position 为 end() ，而 node 为空。否则发生插入， inserted 为 true ， position 指向被插入元素，而 node 为空。若插入失败，则 inserted 为 false ， node 拥有 nh 的先前值，而 position 指向拥有等价于 nh.key() 的关键的元素。

8) 若 nh 为空则为尾迭代器，若插入发生则为指向被插入元素的迭代器，而若插入失败则为指向拥有等价于 nh.key() 的关键的元素的迭代器。

异常

1-4) 若任何操作抛异常，则插入无效果。

本节未完成
原因：情况 5-8

复杂度

1-2) 与容器大小成对数， O(log(size())) 。

3-4) 若插入恰好发生在正好后于 hint 的位置，则为均摊常数，否则与容器大小成对数。	(C++11 前)
3-4) 若插入恰好发生在正好先于 hint 的位置，则为均摊常数，否则与容器大小成对数。	(C++11 起)

5-6) O(N*log(size() + N)) ，其中 N 是要插入的元素数。

7) 与容器大小成对数， O(log(size())) 。

8) 若插入恰好发生在正好先于 hint 的位置，则为均摊常数，否则与容器大小成对数。

注意

有提示插入 (3,4) 不返回 bool ，这是为了与顺序容器上的定位插入，如 std::vector::insert 签名兼容。这使得可以创建泛型插入器，例如 std::inserter 。检查有提示插入是否成功的一种方式是比较插入前后的 size() 。

重载 (5,6) 通常实现为循环，其中以 end() 为 hint 调用重载 (3) ；它们对后附最小元素大于 *this 中最大元素的有序序列（例如另一 set ）优化。

调用示例

#include <iostream>
#include <forward_list>
#include <string>
#include <iterator>
#include <algorithm>
#include <functional>
#include <time.h>
#include <set>

using namespace std;

struct Cell
{
    int x;
    int y;

    Cell() = default;
    Cell(int a, int b): x(a), y(b) {}

    Cell &operator +=(const Cell &cell)
    {
        x += cell.x;
        y += cell.y;
        return *this;
    }

    Cell &operator +(const Cell &cell)
    {
        x += cell.x;
        y += cell.y;
        return *this;
    }

    Cell &operator *(const Cell &cell)
    {
        x *= cell.x;
        y *= cell.y;
        return *this;
    }

    Cell &operator ++()
    {
        x += 1;
        y += 1;
        return *this;
    }


    bool operator <(const Cell &cell) const
    {
        if (x == cell.x)
        {
            return y < cell.y;
        }
        else
        {
            return x < cell.x;
        }
    }

    bool operator >(const Cell &cell) const
    {
        if (x == cell.x)
        {
            return y > cell.y;
        }
        else
        {
            return x > cell.x;
        }
    }

    bool operator ==(const Cell &cell) const
    {
        return x == cell.x && y == cell.y;
    }
};

std::ostream &operator<<(std::ostream &os, const Cell &cell)
{
    os << "{" << cell.x << "," << cell.y << "}";
    return os;
}

int main()
{
    std::cout << std::boolalpha;

    auto generate = []()
    {
        int n = std::rand() % 10 + 100;
        Cell cell{n, n};
        return cell;
    };

    std::set<Cell> set1;
    std::cout << "set1 is empty:   " << set1.empty() << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    //插入元素到容器
    //1-2) 插入 value 。若容器拥有带等价关键的元素，则插入到范围上界。
    set1.insert(generate());
    std::cout << "set1:    ";
    std::copy(set1.begin(), set1.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl;

    Cell cell = generate();
    // 移动语义
    set1.insert(std::move(cell));
    std::cout << "set1:    ";
    std::copy(set1.begin(), set1.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl;

    //3-4) 插入 value 到尽可能接近，正好前于(C++11 起) hint 的位置。
    set1.insert(set1.end(), generate());
    std::cout << "set1:    ";
    std::copy(set1.begin(), set1.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl;

    set1.insert(set1.cend(), generate());
    std::cout << "set1:    ";
    std::copy(set1.begin(), set1.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl;

    // 移动语义
    set1.insert(set1.cend(), std::move(cell));
    std::cout << "set1:    ";
    std::copy(set1.begin(), set1.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl;

    //5) 插入来自范围 [first, last) 的元素。
    std::set<Cell> set2{generate()};
    set2.insert(set1.begin(), set1.end());
    std::cout << "set2:    ";
    std::copy(set2.begin(), set2.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl;

    //6) 插入来自 initializer_list ilist 的元素。
    std::set<Cell> set3{generate()};
    set3.insert({generate(), generate(), generate(), generate(), generate()});
    std::cout << "set3:    ";
    std::copy(set3.begin(), set3.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}