[C++STL教程]5.set是什么？怎么用？零基础都能看懂的入门教程

之前我们介绍过vector, queue, stack，map。我们知道前三者是线性结构，而map是一种树状结构，今天我们要介绍另外一个树状结构实现的stl容器：set。

🎈 作者：Eriktse
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本文仅从入门和实用角度进行讲解，主要针对初学者或竞赛向。如有不严谨的地方欢迎指正！

什么是 set？

set意为集合，在高中我们学习过集合的三大性质：确定性、互异性、无序性。在C++的STL中的集合，容器内会默认按照“升序”排列，但同样遵循确定性和互异性。

C++ STL Set

Set是C++标准模板库（STL）中较为重要的容器，原生支持有序，唯一。

一个大小为n的set所需的空间约为nlogn个单位。set的插入、删除、查找操作复杂度均为O(logn)。

关键特性

• 唯一性：Set容器内的元素都是唯一的，也就是说，每个元素都是不同的
• 有序性：Set容器内的元素总是排序的，向Set中添加元素，它将自动插入到正确的位置中，不需要手动排序
• 查找/插入快速：因为Set容器的元素是排序的，所以在Set中查找和插入元素都很快

适用场景

Set容器的有序性和唯一性特性极大地减少了大量重复和排序等工作，在很多场景下Set容器更具优势，下列情况是使用Set容器合适的情况：

1. 存储元素类型不能够重复的场景，比如存储用户的唯一ID
2. 操作多个对象时，必须使用排序算法的场景
3. 需要快速查找和插入元素的场景

通过Set容器，可以快速获取唯一和有序的结果，同时在大数据量下性能也相对较高，因此使用场景广泛。

初始化 set

在使用set之前，需要引入头文件#include <set>，当然你也可以用#include <bits/stdc++.h>（竞赛选手推荐）。

用以下代码，声明一个空的set。

set<int> st;//声明一个存储类型为 int 的 set 容器

插入元素

insert(x)方法：将元素x插入到set对象中，如果set中已经有了x元素，则不会插入（保证set中每个元素最多出现一次）。

C++中的STL中提供了一种集合容器——Set，static set它是一个拥有特殊功能（无序、不允许重复）的容器。STL中Set如何插入元素呢？

1.使用insert函数插入元素：

（1）一个元素的插入：

set容器提供的insert函数可以将一个元素插入到容器中，代码如下：

set<int> a;
a.insert(10);

此外，也可以插入pair类型的数据，如：

set<pair<int, int> > b;
b.insert(std::make_pair(2, 3));

（2）多个元素的插入：

vector<int> array{1, 2, 3};
set<int> a;
a.insert(array.begin(), array.end());

2.使用emplace函数插入元素：

emplace函数向set容器中添加一个新元素，但不复制或移动现有元素，而是直接在容器存储区中构造元素。它的作用和insert函数相同，但emplace函数的效率会更高。

set<int> a;//a : {empty}
a.emplace(10);//a : {10}

删除元素

在使用set删除元素之前，需要理解关于set的删除元素方式，目前c++ STL提供了三种删除set元素的方式： clear() 、erase() 、 和 pop_back() 。

要删除set中的元素，通常是使用erase()函数：

// 声明一个set容器
std::set<int> st;
// 添加元素到容器

st.insert(9);
st.insert(5);
st.insert(1);
// 如果要删除set中的某个值

int value = 5;
st.erase(value);//删除st中value = 5的数据项

// 如果要删除set中的某个指定的位置的值

std::set<int>::iterator it = /* Set Iterator */;
st.erase(it);

// 此外，还提供了clear()函数来清空set中的所有元素：
st.clear();

// 最后，也可以使用pop_back()函数来删除set中的一个元素：
st.pop_back();

查找元素

C++STL的set提供了非常方便的查找操作，也即我们常说的find操作。find操作的使用非常简单，可以使用Iterator类型的游标变量，对Set成员集合进行定位，若要查找的元素存在，则会返回该元素的位置信息，若不存在，则返回set末尾迭代器（未设定取值）。

set<int> myset;
set<int>::iterator it;//声明一个iterator
//向Set中添加一系列元素
for(int i=1; i<10; i++)myset.insert(i*10);

//输出原始Set集合元素
cout<<"The original set elements are:"<<endl;
for(it=myset.begin(); it!=myset.end(); it++)cout<<*it<<" ";
cout << endl;

//查找Set中是否包含指定的元素
int num = 50;
it =myset.find(num);//返回迭代器
cout<<"输入要查找的元素：" << num << endl;

if(it != myset.end())cout << "找到指定元素：" << *it << endl;
else cout << "未找到指定元素！" << endl;

获取元素个数

获取set中元素的个数可以调用其内置的函数size()：

cout << "the size of set is: " << s.size() << endl;

以上例子中，我们声明了一个set，然后调用它的size()函数获取set中元素的个数，即可以获取到set中元素的个数。

判断是否为空

判断set是否为空可以调用其内置函数empty()：

cout << "The set is empty? " << (s.empty() ? "Yes" : "No") << endl;

以上例子中，我们声明了一个set，然后调用它的empty()函数判断set是否为空，empty()函数的返回值为true或false，如果set不为空，则返回false，反之，则返回true。

判断元素是否存在集合中

count(x)方法返回set中元素x的个数，由于个数只能是0或1，所以当返回值非0时表示元素在集合中，反之不在。

multiset中一个元素可以存在多次。

count()方法非常常用，用于判断是否已经计算过从而剪枝，或者图论中的判重等等。

遍历 set

一、迭代器的使用

迭代器的使用，是一种很常用的遍历方法，使用它可以让我们很方便地遍历set中的元素，示例代码如下：

#include<iostream>
#include<set>
using namespace std;
int main( )
{
    //定义一个set
    set<int> mySet;
    mySet.insert(20);
    mySet.insert(40);
    mySet.insert(30);
    mySet.insert(50);
    //定义一个迭代器
    set<int>::iterator it;
    //遍历set
    for(it = mySet.begin( ); it != mySet.end( ); it++)
    {
        cout<<*it<<" ";
    }
    cout<<endl;
    return 0;
}

用auto关键字也可以进行遍历，和遍历map差不多，可以看这篇文章：https://www.eriktse.com/technology/1069.html

二、for_each的使用

要使用for_each对set中的元素进行遍历，需要将其传入一个可调用的对象，可以使用仿函数。示例代码如下：

#include<set>
#include<iostream>
#include<algorithm>

struct MyPrinter
{
    void operator()(int val)
    {
        std::cout<<val<<" ";
    }
};

int main()
{
    //定义一个set
    set<int> mySet;
    mySet.insert(20);
    mySet.insert(40);
    mySet.insert(30);
    mySet.insert(50);
    //有点怪异的写法
    for_each(mySet.begin(),mySet.end(),MyPrinter());
    cout<<endl;
    return 0;
}

总结

以上是set容器的简单总结，set容器拥有唯一性，有序性以及快速插入，在一定场景下，可以帮助我们快速解决问题。

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