c++中的set容器介紹及操作大全
??一、核心特性??
??唯一性與自動排序??std::set
存儲的元素??唯一且默認(rèn)升序排列??(通過std::less
實現(xiàn))。插入重復(fù)元素會被自動忽略:
set<int> s = {3, 1, 2, 2}; // 實際存儲 {1, 2, 3}
- ??底層實現(xiàn)??:紅黑樹(自平衡二叉搜索樹),保證插入、刪除、查找的??時間復(fù)雜度為O(log n)??
??元素不可修改??
元素值即鍵(Key),修改會破壞紅黑樹結(jié)構(gòu)。迭代器類型為const_iterator
,禁止寫操作:
auto it = s.find(2); *it = 4; // 編譯錯誤!元素不可直接修改
- 修改的正確姿勢??:先刪除舊值,再插入新值
??無隨機訪問??
不支持operator[]
或下標(biāo)訪問,遍歷??必須依賴迭代器??(雙向迭代器,僅支持++
/--
)
??? ??二、基本操作??
??1. 初始化與賦值??
??方式?? | ??示例?? |
---|---|
默認(rèn)構(gòu)造 | set<int> s; |
初始化列表 | set<int> s = {1, 3, 2}; → {1, 2, 3} |
迭代器范圍初始化 | vector<int> v{5,4,3}; set<int> s(v.begin(), v.end()); |
自定義排序規(guī)則 | set<int, greater<int>> s; (降序)4 12 |
??2. 增刪查操作??
??操作?? | ??函數(shù)?? | ??示例?? | ??返回值?? |
---|---|---|---|
插入元素 | insert(value) | s.insert(4); | pair<iter, bool> (成功時bool=true ) |
刪除元素 | erase(key) / erase(iter) | s.erase(3); 或 s.erase(s.begin()); | 返回被刪元素后的迭代器 |
查找元素 | find(key) | auto it = s.find(2); | 找到返回迭代器,否則返回s.end() |
統(tǒng)計元素存在性 | count(key) | if (s.count(2)) { ... } | 0 或1 (因元素唯一)1 9 |
??3. 遍歷方式??
// 迭代器遍歷 for (auto it = s.begin(); it != s.end(); ++it) { cout << *it << " "; } // 范圍循環(huán)(C++11) for (int val : s) { cout << val << " "; }
?? ??三、高級操作??
??1. 自定義排序規(guī)則??
通過函數(shù)對象或Lambda實現(xiàn)復(fù)雜排序:
struct CaseInsensitiveCompare { bool operator()(const string& a, const string& b) const { return tolower(a[0]) < tolower(b[0]); // 首字母不區(qū)分大小寫 } }; set<string, CaseInsensitiveCompare> s;
??2. 范圍查詢(lower_bound
/ upper_bound
)??
set<int> s = {10, 20, 30, 40}; auto low = s.lower_bound(20); // 首個 ≥20 的元素 → 20 auto high = s.upper_bound(30); // 首個 >30 的元素 → 40
- ??應(yīng)用場景??:快速定位有序數(shù)據(jù)中的區(qū)間
??3. 結(jié)構(gòu)體存儲??
需重載operator<
:
struct Person { string name; int age; bool operator<(const Person& p) const { return age < p.age; // 按年齡升序 } }; set<Person> s = {{"Alice", 30}, {"Bob", 25}};
?? ??四、性能對比:set vs vector??
??操作?? | set | vector | ??適用場景?? |
---|---|---|---|
??插入/刪除?? | O(log n)(任意位置) | O(n)(非尾部操作) | 頻繁中間插入/刪除 → ??選set ?? |
??查找?? | O(log n)(二分查找) | O(n)(線性遍歷) | 高頻查找 → ??選set ?? |
??隨機訪問?? | ? 不支持 | ? O(1) | 按索引訪問 → ??選vector ?? |
??內(nèi)存占用?? | 較高(樹節(jié)點開銷) | 較低(連續(xù)內(nèi)存) | 內(nèi)存敏感 → ??選vector ?? |
??元素順序?? | 自動排序 | 插入順序 | 需有序 → ??選set ?? |
?? ??關(guān)鍵結(jié)論??:
- ??唯一性+有序性??需求優(yōu)先選
set
- ?隨機訪問+連續(xù)存儲??需求優(yōu)先選
vector
?? ??五、典型應(yīng)用場景??
??數(shù)據(jù)去重與排序??
從重復(fù)數(shù)據(jù)中提取唯一有序序列:
vector<int> data = {5, 3, 5, 2, 1}; set<int> unique_sorted(data.begin(), data.end()); // {1, 2, 3, 5}
??高效存在性檢查??
黑名單/白名單快速過濾:
set<string> blacklist = {"user1", "user2"}; if (blacklist.find(input_user) != blacklist.end()) block_user();
??范圍統(tǒng)計與區(qū)間查詢??
成績分級、區(qū)間數(shù)據(jù)分析:
set<int> scores = {60, 75, 85, 90}; auto pass = scores.lower_bound(60); // ≥60的第一個元素
?? ??六、避坑指南??
- ??迭代器失效問題??
刪除元素時,??僅被刪元素的迭代器失效??,其他迭代器仍有效。
- ??無法修改元素值??
“修改”需先刪除再插入:
auto it = s.find(old_val); if (it != s.end()) { s.erase(it); s.insert(new_val); // 安全修改 }
- ??自定義類型必須重載
operator<
?? - 否則編譯失?。t黑樹需比較規(guī)則)。
?? ??總結(jié)??
- ??核心優(yōu)勢??:自動去重、有序存儲、O(log n)高效操作;
- ??核心局限??:無隨機訪問、內(nèi)存開銷較高;
- ??替代方案??:
- 需重復(fù)元素 →
multiset
; - 需O(1)查找 →
unordered_set
(哈希表實現(xiàn),無序)。
- 需重復(fù)元素 →
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