set集合容器
近期学习了STL中set的使用，在此写一点点总结和自己的一些体悟。
set集合容器实现了红黑树（Red-Black Tree）的平衡二叉检索树的的数据结构，在插入元素时，它会自动调整二叉树的排列，把该元素放到适当的位置，以确保每个子树根节点的键值大于左子树所有节点的键值，而小于右子树所有节点的键值；另外，还得确保根节点的左子树的高度与有字数的高度相等，这样，二叉树的高度最小，从而检索速度最快。要注意的是，它不会重复插入相同键值的元素，而采取忽略处理。
平衡二叉检索树的检索使用中序遍历算法，检索效率高于vector、deque、和list的容器。另外，采用中序遍历算法可将键值由小到大遍历出来，所以，可以理解为平衡二叉检索树在插入元素时，就会自动将元素按键值从小到大的顺序排列。
那么现在有人就要问了，为何set的插入、删除、检索效率要比其他序列容器高？
首先我们要了解set的储存方式，set内部采用的是红黑树（也称为RB树），红黑树是一种非常高效的平衡检索二叉树。基于红黑树，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。
那么当数据元素增多时，set的插入、删除和搜索速度变化如何呢？
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。
使用set前，需要在程序头文件中包含声明“#include<set>”。
下面我们列出一些set中的常用操作：（英语好的小伙伴可以进这个链接看看，包含了set的几乎所有操作）
首先是创建set集合对象：
1 #include<set> 2 3 using namespace std; 4 5 int main(){ 6 set<int> s;//定义元素类型为int的集合对象，当前没有任何元素 7 return 0; 8 }
元素的插入与中序遍历：
采用insert()方法把元素插入到集合中，插入规则在默认的比较规则下，是按元素值从小到大插入，如果自己指定了比较规则函数，则按自定义比较规则函数插入。使用前向迭代器对集合中序遍历，结果正好是元素排序后的结果。
1 #include<iostream> 2 #include<set> 3 using namespace std; 4 5 int main(){ 6 set<int> s; 7 s.insert(8);//插入了五个元素，但由于第二次插入8有重复，所以第二次插入8并没有执行 8 s.insert(1); 9 s.insert(12); 10 s.insert(6); 11 s.insert(8); 12 13 set<int>::iterator it;//定义前向迭代器 14 for(it=s.begin();it!=s.end();it++){ //中序遍历集合中的所有元素 15 cout<<*it<<" "; 16 } 17 cout<<endl; 18 return 0; 19 }
运行结果：
1 6 8 12
我们也可以使用反向迭代器reverse_iterator来反向遍历集合，输出结果正好是集合元素的反向排序结果。它需要用到rbegin()和rend()两个方法，他们分别给出了反向遍历的开始位置和结束位置。
1 #include<iostream> 2 #include<set> 3 using namespace std; 4 5 int main(){ 6 set<int> s; 7 s.insert(8);//插入了五个元素，但由于第二次插入8有重复，所以第二次插入8并没有执行 8 s.insert(1); 9 s.insert(12); 10 s.insert(6); 11 s.insert(8); 12 13 set<int>::reverse_iterator it;//定义反向迭代器 14 for(it=s.rbegin();it!=rend();it++){//反向遍历 15 cout<<*it<<" "; 16 } 17 cout<<endl; 18 return 0; 19 }
运行结果
12 8 6 1
元素的删除：
元素可以使用erase()来删除某键值的元素，也可以使用clear()来清空集合。
1 #include<iostream> 2 #include<set> 3 using namespace std; 4 5 int main(){ 6 set<int> s; 7 s.insert(8);//插入了五个元素，但由于第二次插入8有重复，所以第二次插入8并没有执行 8 s.insert(1); 9 s.insert(12); 10 s.insert(6); 11 s.insert(8); 12 13 s.erase(6);//删除键值为6的那个元素 14 set<int>::iterator it; 15 for(it=s.begin();it!=s.end();it++){ 16 cout<<*it<<" "; 17 } 18 cout<<endl; 19 s.clear();//清空集合 20 cout<<s.size()<<endl;//输出集合大小 21 return 0; 22 }
运行结果：
12 8 1
0
元素的检索：
我们可以使用find()来对集合进行搜索，如果找到查找的键值，则返回键值的迭代器位置，否则，返回集合最后一个元素后面的一个位置，即end()。
1 #include<iostream> 2 #include<set> 3 using namespace std; 4 5 int main(){ 6 set<int> s; 7 s.insert(8); 8 s.insert(1); 9 s.insert(12); 10 s.insert(6); 11 s.insert(8); 12 13 set<int>::iterator it; 14 it=s.find(6);//查找键值为6的元素 15 if(it!=s.end()){//找到 16 cout<<*it<<endl; 17 } 18 else//没找到 19 cout<<"not find it"<<endl; 20 it=find(20);//查找键值为20的元素 21 if(it!=s.end()) 22 cout<<*it<<endl; 23 else 24 cout<<"not find it"<<endl; 25 return 0; 26 }
其他操作：
其中一些我们程序中也用到过。
c++ stl容器set成员函数:begin()--返回指向第一个元素的迭代器
c++ stl容器set成员函数:clear()--清除所有元素
c++ stl容器set成员函数:count()--返回某个值元素的个数
c++ stl容器set成员函数:empty()--如果集合为空，返回true
c++ stl容器set成员函数:end()--返回指向最后一个元素的迭代器
c++ stl容器set成员函数:equal_range()--返回集合中与给定值相等的上下限的两个迭代器
c++ stl容器set成员函数:erase()--删除集合中的元素
c++ stl容器set成员函数:find()--返回一个指向被查找到元素的迭代器
c++ stl容器set成员函数:get_allocator()--返回集合的分配器
c++ stl容器set成员函数:insert()--在集合中插入元素
c++ stl容器set成员函数:lower_bound()--返回指向大于（或等于）某值的第一个元素的迭代器
c++ stl容器set成员函数:key_comp()--返回一个用于元素间值比较的函数
c++ stl容器set成员函数:max_size()--返回集合能容纳的元素的最大限值
c++ stl容器set成员函数:rbegin()--返回指向集合中最后一个元素的反向迭代器
c++ stl容器set成员函数:rend()--返回指向集合中第一个元素的反向迭代器
c++ stl容器set成员函数:size()--集合中元素的数目
c++ stl容器set成员函数:swap()--交换两个集合变量
c++ stl容器set成员函数:upper_bound()--返回大于某个值元素的迭代器
c++ stl容器set成员函数:value_comp()--返回一个用于比较元素间的值的函数
