cpp拾遗——set和multiset

1. 特点

set是一个集合容器，其中所包含的元素是唯一的，集合中的元素按一定的顺序排列。元素插入过程是按排序规则插入，所以不能指定插入位置。
set采用红黑树变体的数据结构实现，红黑树属于平衡二叉树。在插入操作和删除操作上比vector快。
set不可以直接存取元素。（不可以使用at.(pos)与[]操作符）。
multiset与set的区别：set支持唯一键值，每个元素值只能出现一次；而multiset中同一值可以出现多次。
不可以直接修改set或multiset容器中的元素值，因为该类容器是自动排序的。如果希望修改一个元素值，必须先删除原有的元素，再插入新的元素。

2. 默认构造

set setInt; //一个存放int的set容器。
set setFloat; //一个存放float的set容器。
set setString; //一个存放string的set容器。
multiset mulsetInt; //一个存放int的multi set容器。
multi set multisetFloat; //一个存放float的multi set容器。
multi set multisetString; //一个存放string的multi set容器。

3. 插入和迭代器

set.insert(elem); //在容器中插入元素。
set.begin(); //返回容器中第一个数据的迭代器。
set.end(); //返回容器中最后一个数据之后的迭代器。
set.rbegin(); //返回容器中倒数第一个元素的迭代器。
set.rend(); //返回容器中倒数最后一个元素的后面的迭代器。

set<int> setInt;
setInt.insert(3); setInt.insert(1);setInt.insert(5);setInt.insert(2);
for(set<int>::iterator it=setInt.begin(); it!=setInt.end(); ++it)
{
      int iItem = *it;
      cout << iItem;    //或直接使用cout << *it
}
//这样子便顺序输出  1 2 3 5。

4. 排序

set<int,less > setIntA; //该容器是按升序方式排列元素。
set<int,greater> setIntB; //该容器是按降序方式排列元素。
set 相当于 set<int,less>。
less与greater中的int可以改成其它类型，该类型主要要跟set容纳的数据类型一致。
疑问1：less<>与greater<>是什么？
疑问2：如果set<>不包含int类型，而是包含自定义类型，set容器如何排序？
要解决如上两个问题，需要了解容器的函数对象，也叫伪函数，英文名叫functor。
下面将讲解什么是functor，functor的用法。

使用stl提供的函数对象

set<int,greater<int>> setIntB;   
setIntB.insert(3);
setIntB.insert(1);
setIntB.insert(5);
setIntB.insert(2);

此时容器setIntB就包含了按顺序的5,3,2,1元素

5. 函数对象

尽管函数指针被广泛用于实现函数回调，但C++还提供了一个重要的实现回调函数的方法，那就是函数对象。
functor，翻译成函数对象，伪函数，算符，是重载了“()”操作符的普通类对象。从语法上讲，它与普通函数行为类似。
greater<>与less<>就是函数对象。

下面举出greater的简易实现原理。

struct greater
{
bool operator() (const int& iLeft, const int& iRight)
{
       return (iLeft>iRight);    //如果是实现less<int>的话，这边是写return (iLeft<iRight);
}
}

容器就是调用函数对象的operator()方法去比较两个值的大小。

题目：学生包含学号，姓名属性，现要求任意插入几个学生对象到set容器中，使得容器中的学生按学号的升序排序。

解：

//学生类
class CStudent
{
	public:
		CStudent(int iID, string strName)
		{
			m_iID = iID;
			m_strName = strName;
		}
     int m_iID;		//学号
     string m_strName; 	//姓名
}
//为保持主题鲜明，本类不写拷贝构造函数，不类也不需要写拷贝构造函数。但大家仍要有考虑拷贝构造函数的习惯。

//函数对象
struct StuFunctor
{
		bool operator()  (const CStudent &stu1, const CStudent &stu2)
		{
			return (stu1.m_iID<stu2.m_iID);
		}
}

//main函数
void main()
{
		set<CStudent, StuFunctor> setStu;
		setStu.insert(CStudent(3,"小张"));
		setStu.insert(CStudent(1,"小李"));
		setStu.insert(CStudent(5,"小王"));
		setStu.insert(CStudent(2,"小刘"));
		//此时容器setStu包含了四个学生对象，分别是按姓名顺序的“小李”，“小刘”，“小张”，“小王” 
}

6. 拷贝构造与赋值

set(const set &st); //拷贝构造函数
set& operator=(const set &st); //重载等号操作符
set.swap(st); //交换两个集合容器

        set<int> setIntA;
	setIntA.insert(3);
	setIntA.insert(1);
	setIntA.insert(7);
	setIntA.insert(5);
	setIntA.insert(9);

	set<int> setIntB(setIntA);  //1 3 5 7 9
	
	set<int> setIntC;
	setIntC = setIntA;		//1 3 5 7 9

	setIntC.insert(6);
	setIntC.swap(setIntA);	  //交换

7. set的大小

set.size(); //返回容器中元素的数目
set.empty();//判断容器是否为空

        set<int> setIntA;
	setIntA.insert(3);
	setIntA.insert(1);
	setIntA.insert(7);
	setIntA.insert(5);
	setIntA.insert(9);

	if (!setIntA.empty())
	{
		int iSize = setIntA.size();		//5
	}

8. set的删除

set.clear(); //清除所有元素
set.erase(pos); //删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器。
set.erase(beg,end); //删除区间[beg,end)的所有元素 ，返回下一个元素的迭代器。
set.erase(elem); //删除容器中值为elem的元素。

删除区间内的元素
setInt是用set<int>声明的容器，现已包含按顺序的1,3,5,6,9,11元素。
set<int>::iterator itBegin=setInt.begin();
++ itBegin;
set<int>::iterator itEnd=setInt.begin();
++ itEnd;
++ itEnd;
++ itEnd;
setInt.erase(itBegin,itEnd);
//此时容器setInt包含按顺序的1,6,9,11四个元素。

删除容器中第一个元素
setInt.erase(setInt.begin());		//6,9,11

删除容器中值为9的元素
set.erase(9);    


删除setInt的所有元素
setInt.clear();			//容器为空

9. 查找

set.find(elem); //查找elem元素，返回指向elem元素的迭代器。
set.count(elem); //返回容器中值为elem的元素个数。对set来说，要么是0，要么是1。对multiset来说，值可能大于1。
set.lower_bound(elem); //返回第一个>=elem元素的迭代器。
set.upper_bound(elem); // 返回第一个>elem元素的迭代器。
set.equal_range(elem); //返回容器中与elem相等的上下限的两个迭代器。上限是闭区间，下限是开区间，如[beg,end)。

以上函数返回两个迭代器，而这两个迭代器被封装在pair中。
以下讲解pair的含义与使用方法。

        set<int> setInt;
	setInt.insert(3);
	setInt.insert(1);
	setInt.insert(7);
	setInt.insert(5);
	setInt.insert(9);

	set<int>::iterator itA = setInt.find(5);
	int iA = *itA;		//iA == 5
	int iCount = setInt.count(5);	//iCount == 1

	set<int>::iterator itB = setInt.lower_bound(5);
	set<int>::iterator itC = setInt.upper_bound(5);
	int iB = *itB;	//iB == 5
	int iC = *itC; //iC == 7

pair< set<int>::iterator, set<int>::iterator > pairIt = setInt.equal_range(5);  //pair是什么？

9.1 pair的使用

pair译为对组，可以将两个值视为一个单元。
pair<T1,T2>存放的两个值的类型，可以不一样，如T1为int，T2为float。T1,T2也可以是自定义类型。
pair.first是pair里面的第一个值，是T1类型。
pair.second是pair里面的第二个值，是T2类型。

set<int> setInt;
...  //往setInt容器插入元素1,3,5,7,9
pair< set<int>::iterator , set<int>::iterator > pairIt = setInt.equal_range(5);
set<int>::iterator itBeg = pairIt.first;
set<int>::iterator itEnd = pairIt.second;
//此时 *itBeg==5  而  *itEnd == 7