C++中STL标准容器类 SET 简单入门使用详解，SET容器类简单相关实例

C++标准容器类STL中的集合 set 比较特殊，在其中存储的元素是独一无二的，因为它存储的元素值同时也充当“key”的角色，也即可以通过“key”访问指定的元素。此外，元素一旦被插入到 set 容器类中，就不能在被修改，不过，我们可以删除它或者插入新的元素。

STL 中的集合 set

要使用C++标准容器类 STL 中的 set，需要先包含<set>头文件：

#include <set>

之后，便可定义 set 对象：

set<data_type> myset;

其中的 data_type 可以是任意的数据类型，所谓“任意”，当然也包括 set 本身，例如下面这两行C++代码：

set<int> int_set;
set<set<int> > int_sets;

上述第一行代码定义的 int 类型的 set 容器，其中可以存储 int 型的元素。第二行代码则定义了 set<int> 类型的元素，其中可以存储 set<int> 型的元素。

操作 set

操作C++中标准容器类 set 很像操作 map（本专栏之后会讨论），下面是 set 类的一些基本操作（成员函数）：

• begin：返回指向 set 第一个元素的迭代器。
• end：返回指向 set 最后一个元素的迭代器。

• insert：将新元素插入 set，insert 方法一般有 3 中形式：

  • insert(elem)：将 elem 直接插入到 set 中，并且重新排序。
  • insert(pos, elem)：将 elem 插入到 set 中的 pos 位置。
  • insert(it.begin(), it.end())：将 it 表示范围内的元素插入到 set。
• erase：从 set 中删除一个元素。
• size：返回 set 中元素的数目。
• max_size：返回 set 能够容纳的最大 size。
• empty：返回 set 中是否有元素。
• clear：删除 set 中的所有元素。
• find：在 set 中查找元素，如果找到了，返回一个指向改元素的迭代器，如果找不到，返回一个指向 set.end 的迭代器。

作为实例，下面这段C++代码简单使用了上述各种方法，请看：

#include <iostream>
#include <set>
#include <iterator>
using namespace std;

int main()
{
    set <int> myset;
    
    myset.insert(140);
    myset.insert(130);
    myset.insert(160);
    myset.insert(120);
    
    cout<<"\nSize of myset: "<<myset.size();
    
    set <int > :: iterator itr;
    cout << "\nThe set myset is : ";
    for (itr = myset.begin(); itr != myset.end(); ++itr)
         cout << ' ' << *itr; 
    cout << endl;
    
    set<int>::iterator it = myset.begin();
    myset.insert(it,100);
    
    cout << "\nAfter inserting 100,the set myset is : ";
    for (itr = myset.begin(); itr != myset.end(); ++itr)
        cout << ' ' << *itr; 
    cout << endl;
    
    int arr[3] = {110,150,150};
    
    myset.insert(arr,arr+2);
    cout << "\nAfter inserting array arr,the set myset is : ";
    for (itr = myset.begin(); itr != myset.end(); ++itr)
        cout << ' ' << *itr; 
    cout << endl;
    
    cout << "\nAfter removal of elements less than 130, myset: ";
    
    myset.erase(myset.begin(), myset.find(130));
    for (itr = myset.begin(); itr != myset.end(); ++itr)
        cout << ' ' << *itr; 
    
    cout << endl;

    return 0;
}

编译并执行这段C++代码，得到如下输出：

Size of myset: 4
The set myset is :  120 130 140 160

After inserting 100,the set myset is :  100 120 130 140 160

After inserting array arr,the set myset is :  100 110 120 130 140 150 160

After removal of elements less than 130, myset:  130 140 150 160

这段C++程序一开始通过简单的 insert() 函数创建了一个 size 为 4 的 set。

接着，程序使用了另外一种形式的 insert(it,100) 函数将 100 插入到 set 中，从输出来看，元素 100 被成功插入到 set 中了，而且 set 也被重新排序了。

然后，我们又通过第三种形式的 insert(arr,arr+2) 函数插入了数组 {110,150,150}。但是从输出来看，在执行完插入后，set 中只有一个 150，这是因为 set 中的元素是独一无二的。

最后，我们通过 find() 函数查找到元素 130 在 set 中的位置，并且调用 erase() 函数将 set 开头到该位置的元素删除，也就是将小于 130 的元素删除，从结果来看，一切与预期一致。

“多元 set” multiset

从字面意思来看，multiset 可以拆分成 multi 和 set，因此 multiset 的本质是 set，而 multi 则说明了它与普通 set 不同的地方：multiset 允许内部有相同的元素。

定义一个 multiset 是简单的，例如定义一个存放 int 元素的 multiset：

multiset<int> mset;

操作 multiset 的方式与普通 set 没有什么不同，下面这段C++代码是一个实例，请看：

#include <iostream>
#include <set>
#include <iterator>
using namespace std;

int main()
{
    multiset <int> myset;
    
    myset.insert(11);
    myset.insert(13);
    myset.insert(13);
    myset.insert(10);
    
    cout<<"\nSize of myset: "<<myset.size();
    
    set <int > :: iterator itr;
    cout << "\nAfter inserting four elements, the multiset myset is : ";
    for (itr = myset.begin(); itr != myset.end(); ++itr)
        cout << ' ' << *itr; 
    cout << endl;
    
    set<int>::iterator it = myset.begin();
    myset.insert(it,15);
    
    cout << "\nAfter inserting 15,the multiset myset is : ";
    for (itr = myset.begin(); itr != myset.end(); ++itr)
        cout << ' ' << *itr; 
    cout << endl;
    
    cout << "\nAfter removal of elements less than 15, myset: ";
    
    myset.erase(myset.begin(), myset.find(15));
    for (itr = myset.begin(); itr != myset.end(); ++itr)
        cout << ' ' << *itr; 
    
    cout << endl;

    return 0;
}

编译并执行这段C++代码，可得到如下输出：

Size of myset: 4
After inserting four elements, the multiset myset is :  10 11 13 13

After inserting 15,the multiset myset is :  10 11 13 13 15

After removal of elements less than 15, myset:  15

代码一开始插入了 4 个元素到 multiset，其中有两个元素是相同的。但是从最后的输出来看，multiset 不像普通 set，它允许内部存放两个相同的元素。其他过程就与 set 的实例没什么不同了。

“无序 set” unreordered_set

前面讨论了两种集合：set 和 multiset。其中，set 是一个有序的集合，并且其中的元素独一无二，也即不会有两个相同的元素。multiset 也是一个“有序”的集合，它与 set 的不同点在于其内部可以存放相同的元素。

C++中的 unreordered_set 是一个“无序”的集合容器，其中存放的元素的顺序是任意的，这一点与 set/multiset 是不同的。

类似于 map 容器类，unreordered_set 也使用了哈希表，通过 key 访问元素。作为对比，set 在其内部使用了平衡树管理元素。

使用“无序 set”，需要先包含头文件<reordered_set>，相关C++代码如下：

#include <unordered_set>

定义一个“无序 set” 是简单的，例如定义一个存放 int 元素的对象的 C++代码可以如下写：

unordered_set<int> uset;

操作 unreordered_set 的方法大都与 set 相同，下面是一段简单的C++代码实例，请看：

#include<iostream>
#include <unordered_set>
using namespace std;
 
int main()
{
    unordered_set<int> uset; 
    unordered_set<int> :: iterator it; 
    
    for(int i=0;i<5;i++){
        uset.insert(i+2); 
    }
    
    cout<<"\nSize of uset: "<<uset.size();
    cout<<endl;
    
    it= uset.begin();
    uset.insert(it,99);
    
    int ary[]= { 13, 26, 39};
    uset.insert(ary, ary+3); // Inserting using method3
    
    cout<<"\nElements in unordered set are: ";
    for(it= uset.begin(); it!=uset.end(); it++) cout << *it << " ";     
    cout<<endl;
    
    int key=13;
    if (uset.find(key) == uset.end()) 
                cout<<"\nkey = "<< key << "not found\n\n"; 
        else
                cout << "\nFound key = " << key << endl << endl;
    
    cout<<"umap bucket_count : "<<uset.bucket_count();
               cout<<"\nbucket_size : "<<uset.bucket_size(2);
    
    return 0;
}

编译并执行这段C++代码，得到如下输出：

Size of uset: 5

Elements in unordered set are: 99 39 6 5 26 4 3 13 2 

Found key = 13

umap bucket_count : 11

代码开头插入 5 个元素然后插入 4 个元素到无序 set 的操作与之前没什么不同，但是从之后的输出来看，unreordered_set 中存放的元素顺序与插入顺序并不对应，这对于内部使用哈希表管理元素的无序 set 来说并无不妥。

接着，程序调用了 find() 函数查找 key=13 是否在无序 set 中，从输出来看，程序找到了对应的结果。

最后，程序调用了之前两种 set 没有的两个函数：bucket_count() 和 bucket_size() 函数，这两个函数和 unreordered_set 内部使用的哈希映射有关。

本文主要讨论了C++标准容器类中的三种 set，它们各有特点：set 不允许自己内部有两个相同的元素，而 multiset
则可以，不过这两种序列中的所有元素都是有序的，与之对应的，unreordered_set 中的元素是无序的，其内部元素的顺序与插入顺序没有关系。