set和multiset容器
2015-11-29 22:18
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1 set和multiset容器的能力
set 和multiset容器的内部结构通常由平衡二叉树(balancedbinary tree)来实现。当元素放入容器中时，会按照一定的排序法则自动排序，默认是按照less<>排序规则来排序。这种自动排序的特性加速了元素查找的过程，但是也带来了一个问题：不可以直接修改set或multiset容器中的元素值，因为这样做就可能违反了元素自动排序的规则。如果你希望修改一个元素的值，必须先删除原有的元素，再插入新的元素。
2 set和multiset容器的操作
Constructor and Destructor
[cpp] view
plaincopy
set c:创建一个空的set或multiset容器
set c(op):创建一个空的使用op作为排序法则的set或multiset容器
set c1(c2):创建一个已存在的set或multiset容器的复制品，容器的类型和所有元素一同复制
set c(beg, end):创建一个set或multiset容器，并且以[beg, end)范围中的元素进行初始化
set c(beg, end, op):创建一个使用op作为排序法则的set或multiset容器，并且以[beg, end)范围中的元素进行初始化
c.~set():容器的析构函数，销毁所有的元素，释放所有的分配内存
上面的set可以是下面几种形式：
[cpp] view
plaincopy
set<type>:以less<>为排序法则的set
set<type, op>:以op为排序法则的set
multiset<type>:以less<>为排序法则的multiset
multiset<type, op>:以op为排序法则的multiset
从上面我们可以看到，可以从两个地方来指定排序法则：
（1）作为模板参数
例如：std::set<int, greater<int> > col1;
这种情况下，排序法则本身作为容器类型的一部分。对于一个set或者multiset容器，只有当元素类型和排序法则类型都相同时，他们的类型才被认为相同，否则就是不同类型的容器。
（2）作为构造函数参数
例如：std::set<int> col1(greater<int>);
这种情况下指定的排序法则不作为容器类型的一部分，你可以为相同类型的容器指定不同的排序规则。这通常应用于要求相同的容器类型，但排序规则可以不同的场合。
Size and Comparing
set 和multiset容器同样提供size(), empty(), max_size()三个关于查询元素数目的接口，提供==,!=, <, <=, >, >=等比较操作符。但值得注意的是比较操作符只针对相同类型的容器，元素类型和排序法则类型都必须相同。
Special Search Operations
set和multiset容器的内部结构对于元素的查找提供了优化空间，所以它们提供了一些特殊的查找接口，这些查找操作通常要比同名的通用算法高效，所以在相同的条件下应该优先使用这些接口。
[cpp] view
plaincopy
count(val): 返回容器中值等于val的元素数目。
find(val): 返回容器中值等于val的第一个元素的iterator位置；如果没有匹配元素，则返回end()位置。
lower_bound(val): 返回容器中第一个值大于或等于val的元素的iterator位置。
upper_bound(val): 返回容器中第一个值大于val的元素的iterator位置。
equal_range(val): 返回容器中值等于val的所有元素的范围[beg, end)组成的pair<beg, end> 。
下面我们看一个使用lower_bound(), upper_bound和equal_range(val)例子，以加深对它们的理解：
[cpp] view
plaincopy
#include <iostream>
#include <set>
#include "print.hpp"
using namespace std;
int main()
{
multiset<int> col1;
col1.insert(2);
col1.insert(5);
col1.insert(4);
col1.insert(6);
col1.insert(1);
col1.insert(5);
PRINT_ELEMENTS(col1, "col1:");
cout << endl;
multiset<int>::const_iteratorpos;
pair<multiset<int>::iterator,multiset<int>::iterator> range;
cout << "lower_bound(3):" << *col1.lower_bound(3) << endl;
cout << "upper_bound(3):" << *col1.upper_bound(3) << endl;
range = col1.equal_range(3);
cout << "equal_range(3):" << *range.first << " " << *range.second<< endl;
cout << "elements withvalue(3): ";
for (pos = range.first; pos !=range.second; ++pos)
{
cout << *pos<< " ";
}
cout << endl;
cout << endl;
cout << "lower_bound(5):" << *col1.lower_bound(5) << endl;
cout << "upper_bound(5):" << *col1.upper_bound(5) << endl;
range = col1.equal_range(5);
cout << "equal_range(5):" << *range.first << " " << *range.second<< endl;
cout << "elements withvalue(5): ";
for (pos = range.first; pos !=range.second; ++pos)
{
cout << *pos<< " ";
}
cout << endl;
}
执行结果如下：
col1: 1 2 4 5 5 6
lower_bound(3): 4
upper_bound(3): 4
equal_range(3): 4 4
elements with value(3):
lower_bound(5): 5
upper_bound(5): 6
equal_range(5): 5 6
elements with value(5): 5 5
Assignment
set和multiset容器只提供最基本的赋值操作：
[cpp] view
plaincopy
c1 = c2: 把c2的所有元素复制到c1中，同时c1原有的元素被销毁。
c1.swap(c2): 交换c1和c2的元素。
swap(c1, c2): 同上，只不过这是一个通用算法。
需要注意的是两个容器的类型要一致（包括元素类型和排序法则类型）。
Inserting and Removing Elements
set和multiset容器的插入和删除元素接口跟其他容器也非常类似，但在细节上却存在差别。
[cpp] view
plaincopy
c.insert(elem): 在容器中插入元素elem的一份拷贝，并返回新元素的iterator位置；如果是set容器，同时还返回是否插入成功的标志。
c.insert(pos, elem): 在容器中插入元素elem的一份拷贝，并返回新元素的iterator位置；因为set和multiset容器的元素是自动排序的，所以pos位置只是插入位置的一 个提 示，设置恰当的话，可以提高插入元素的效率。
c.insert(beg, end): 在容器中插入[beg, end)范围中所有元素的拷贝，没有返回值。
c.erase(val): 删除容器中所有值为val的元素，返回删除元素的数目。
c.erase(pos): 删除容器中位置pos处的元素，没有返回值。
c.erase(beg, end): 删除容器中[ben, end)范围内所有的元素，没有返回值。
c.clear(): 删除容器中所有元素，使容器成为空容器。
其中我们重点说一下c.insert(elem)接口。
对于set容器，它的定义如下：
pair<iterator, bool> insert(const TYPE& val);
而对于multiset容器，它的定义如下：
iterator insert(const TYPE& val);
它 们的不同就是set容器的insert接口返回的是一个pair<iterator,bool>，而multiset容器的insert接口直接返回一个iterator。这是因为set容器中不允许有重复的元素，如果容器中已经存在一个跟插入值相同的元素，那么插入操作就会失败，而pair中的bool值就是标识插入是否成功的。而multiset不存在这个问题。
3 set和multiset容器的异常处理
因为set和multiset容器的独特内部结构，当发生异常时，也可以把影响减到最小。也就是说，跟list容器一样，set和multiset容器的操作要么成功，要么对原有容器没有影响。
4 运行时指定排序法则
通常情况下，我们是在定义容器时指定排序法则，就像下面形式：
std::set<int, greater<int> > col1;
或者
std::set<int> col1; //use defaultsorting criterion less<>
然而，如果你需要在运行时动态指定容器的排序法则，或者你希望对于相同的容器类型却有着不同的排序法则，那么就要做一些特殊处理。下面我们看一个例子：
[cpp] view
plaincopy
#include <iostream>
#include <set>
#include "print.hpp"
using namespace std;
template <typename T>
class RuntimeCmp
{
public:
enum cmp_mode {normal,reverse};
private:
cmp_mode mode;
public:
RuntimeCmp(cmp_mode m =normal) : mode(m) {}
bool operator() (constT& t1, const T& t2)
{
returnmode == normal ? t1 < t2 : t1 > t2;
}
bool operator== (constT& rhv)
{
returnmode == rhv.mode;
}
};
typedef set<int, RuntimeCmp<int> > IntSet;
//pre-declare
void fill(IntSet& col1);
int main()
{
IntSet col1;
fill(col1);
PRINT_ELEMENTS(col1, "col1:");
RuntimeCmp<int>reverse_cmp(RuntimeCmp<int>::reverse);
IntSet col2(reverse_cmp);
fill(col2);
PRINT_ELEMENTS(col2, "col2:");
if (col1 == col2)
{
cout << "col1and col2 is equal" <<endl;
}
else
{
if (col1 <col2)
{
cout<< "col1 is less than col2" << endl;
}
else
{
cout<< "col1 is greater than col2" << endl;
}
}
return 0;
}
void fill(IntSet& col1)
{
col1.insert(2);
col1.insert(3);
col1.insert(6);
col1.insert(5);
col1.insert(1);
col1.insert(4);
}
运行结果如下：
col1 1 2 3 4 5 6
col2 6 5 4 3 2 1
col1 is less than col2
这里例子中，col1和col2有着相同的类型：set<int,RuntimeCmp<int> >，但是它们的排序法则却不相同，一个升序，一个降序。这都是通过自定义的函数对象来实现的，所以函数对象比普通函数有着更加灵活与强大的控制，可以满足一些特殊的需求。
set 和multiset容器的内部结构通常由平衡二叉树(balancedbinary tree)来实现。当元素放入容器中时，会按照一定的排序法则自动排序，默认是按照less<>排序规则来排序。这种自动排序的特性加速了元素查找的过程，但是也带来了一个问题：不可以直接修改set或multiset容器中的元素值，因为这样做就可能违反了元素自动排序的规则。如果你希望修改一个元素的值，必须先删除原有的元素，再插入新的元素。
2 set和multiset容器的操作
Constructor and Destructor
[cpp] view
plaincopy
set c:创建一个空的set或multiset容器
set c(op):创建一个空的使用op作为排序法则的set或multiset容器
set c1(c2):创建一个已存在的set或multiset容器的复制品，容器的类型和所有元素一同复制
set c(beg, end):创建一个set或multiset容器，并且以[beg, end)范围中的元素进行初始化
set c(beg, end, op):创建一个使用op作为排序法则的set或multiset容器，并且以[beg, end)范围中的元素进行初始化
c.~set():容器的析构函数，销毁所有的元素，释放所有的分配内存
上面的set可以是下面几种形式：
[cpp] view
plaincopy
set<type>:以less<>为排序法则的set
set<type, op>:以op为排序法则的set
multiset<type>:以less<>为排序法则的multiset
multiset<type, op>:以op为排序法则的multiset
从上面我们可以看到，可以从两个地方来指定排序法则：
（1）作为模板参数
例如：std::set<int, greater<int> > col1;
这种情况下，排序法则本身作为容器类型的一部分。对于一个set或者multiset容器，只有当元素类型和排序法则类型都相同时，他们的类型才被认为相同，否则就是不同类型的容器。
（2）作为构造函数参数
例如：std::set<int> col1(greater<int>);
这种情况下指定的排序法则不作为容器类型的一部分，你可以为相同类型的容器指定不同的排序规则。这通常应用于要求相同的容器类型，但排序规则可以不同的场合。
Size and Comparing
set 和multiset容器同样提供size(), empty(), max_size()三个关于查询元素数目的接口，提供==,!=, <, <=, >, >=等比较操作符。但值得注意的是比较操作符只针对相同类型的容器，元素类型和排序法则类型都必须相同。
Special Search Operations
set和multiset容器的内部结构对于元素的查找提供了优化空间，所以它们提供了一些特殊的查找接口，这些查找操作通常要比同名的通用算法高效，所以在相同的条件下应该优先使用这些接口。
[cpp] view
plaincopy
count(val): 返回容器中值等于val的元素数目。
find(val): 返回容器中值等于val的第一个元素的iterator位置；如果没有匹配元素，则返回end()位置。
lower_bound(val): 返回容器中第一个值大于或等于val的元素的iterator位置。
upper_bound(val): 返回容器中第一个值大于val的元素的iterator位置。
equal_range(val): 返回容器中值等于val的所有元素的范围[beg, end)组成的pair<beg, end> 。
下面我们看一个使用lower_bound(), upper_bound和equal_range(val)例子，以加深对它们的理解：
[cpp] view
plaincopy
#include <iostream>
#include <set>
#include "print.hpp"
using namespace std;
int main()
{
multiset<int> col1;
col1.insert(2);
col1.insert(5);
col1.insert(4);
col1.insert(6);
col1.insert(1);
col1.insert(5);
PRINT_ELEMENTS(col1, "col1:");
cout << endl;
multiset<int>::const_iteratorpos;
pair<multiset<int>::iterator,multiset<int>::iterator> range;
cout << "lower_bound(3):" << *col1.lower_bound(3) << endl;
cout << "upper_bound(3):" << *col1.upper_bound(3) << endl;
range = col1.equal_range(3);
cout << "equal_range(3):" << *range.first << " " << *range.second<< endl;
cout << "elements withvalue(3): ";
for (pos = range.first; pos !=range.second; ++pos)
{
cout << *pos<< " ";
}
cout << endl;
cout << endl;
cout << "lower_bound(5):" << *col1.lower_bound(5) << endl;
cout << "upper_bound(5):" << *col1.upper_bound(5) << endl;
range = col1.equal_range(5);
cout << "equal_range(5):" << *range.first << " " << *range.second<< endl;
cout << "elements withvalue(5): ";
for (pos = range.first; pos !=range.second; ++pos)
{
cout << *pos<< " ";
}
cout << endl;
}
执行结果如下：
col1: 1 2 4 5 5 6
lower_bound(3): 4
upper_bound(3): 4
equal_range(3): 4 4
elements with value(3):
lower_bound(5): 5
upper_bound(5): 6
equal_range(5): 5 6
elements with value(5): 5 5
Assignment
set和multiset容器只提供最基本的赋值操作：
[cpp] view
plaincopy
c1 = c2: 把c2的所有元素复制到c1中，同时c1原有的元素被销毁。
c1.swap(c2): 交换c1和c2的元素。
swap(c1, c2): 同上，只不过这是一个通用算法。
需要注意的是两个容器的类型要一致（包括元素类型和排序法则类型）。
Inserting and Removing Elements
set和multiset容器的插入和删除元素接口跟其他容器也非常类似，但在细节上却存在差别。
[cpp] view
plaincopy
c.insert(elem): 在容器中插入元素elem的一份拷贝，并返回新元素的iterator位置；如果是set容器，同时还返回是否插入成功的标志。
c.insert(pos, elem): 在容器中插入元素elem的一份拷贝，并返回新元素的iterator位置；因为set和multiset容器的元素是自动排序的，所以pos位置只是插入位置的一 个提 示，设置恰当的话，可以提高插入元素的效率。
c.insert(beg, end): 在容器中插入[beg, end)范围中所有元素的拷贝，没有返回值。
c.erase(val): 删除容器中所有值为val的元素，返回删除元素的数目。
c.erase(pos): 删除容器中位置pos处的元素，没有返回值。
c.erase(beg, end): 删除容器中[ben, end)范围内所有的元素，没有返回值。
c.clear(): 删除容器中所有元素，使容器成为空容器。
其中我们重点说一下c.insert(elem)接口。
对于set容器，它的定义如下：
pair<iterator, bool> insert(const TYPE& val);
而对于multiset容器，它的定义如下：
iterator insert(const TYPE& val);
它 们的不同就是set容器的insert接口返回的是一个pair<iterator,bool>，而multiset容器的insert接口直接返回一个iterator。这是因为set容器中不允许有重复的元素，如果容器中已经存在一个跟插入值相同的元素，那么插入操作就会失败，而pair中的bool值就是标识插入是否成功的。而multiset不存在这个问题。
3 set和multiset容器的异常处理
因为set和multiset容器的独特内部结构，当发生异常时，也可以把影响减到最小。也就是说，跟list容器一样，set和multiset容器的操作要么成功，要么对原有容器没有影响。
4 运行时指定排序法则
通常情况下，我们是在定义容器时指定排序法则，就像下面形式：
std::set<int, greater<int> > col1;
或者
std::set<int> col1; //use defaultsorting criterion less<>
然而，如果你需要在运行时动态指定容器的排序法则，或者你希望对于相同的容器类型却有着不同的排序法则，那么就要做一些特殊处理。下面我们看一个例子：
[cpp] view
plaincopy
#include <iostream>
#include <set>
#include "print.hpp"
using namespace std;
template <typename T>
class RuntimeCmp
{
public:
enum cmp_mode {normal,reverse};
private:
cmp_mode mode;
public:
RuntimeCmp(cmp_mode m =normal) : mode(m) {}
bool operator() (constT& t1, const T& t2)
{
returnmode == normal ? t1 < t2 : t1 > t2;
}
bool operator== (constT& rhv)
{
returnmode == rhv.mode;
}
};
typedef set<int, RuntimeCmp<int> > IntSet;
//pre-declare
void fill(IntSet& col1);
int main()
{
IntSet col1;
fill(col1);
PRINT_ELEMENTS(col1, "col1:");
RuntimeCmp<int>reverse_cmp(RuntimeCmp<int>::reverse);
IntSet col2(reverse_cmp);
fill(col2);
PRINT_ELEMENTS(col2, "col2:");
if (col1 == col2)
{
cout << "col1and col2 is equal" <<endl;
}
else
{
if (col1 <col2)
{
cout<< "col1 is less than col2" << endl;
}
else
{
cout<< "col1 is greater than col2" << endl;
}
}
return 0;
}
void fill(IntSet& col1)
{
col1.insert(2);
col1.insert(3);
col1.insert(6);
col1.insert(5);
col1.insert(1);
col1.insert(4);
}
运行结果如下：
col1 1 2 3 4 5 6
col2 6 5 4 3 2 1
col1 is less than col2
这里例子中，col1和col2有着相同的类型：set<int,RuntimeCmp<int> >，但是它们的排序法则却不相同，一个升序，一个降序。这都是通过自定义的函数对象来实现的，所以函数对象比普通函数有着更加灵活与强大的控制，可以满足一些特殊的需求。
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