5.1 C++ STL 集合数据容器

Set/Multiset 集合使用的是红黑树的平衡二叉检索树的数据结构，来组织泛化的元素数据，通常来说红黑树根节点每次只能衍生出两个子节点，左面的节点是小于根节点的数据集合，右面的节点是大于根节点的集合，通过这样的方式将数据组织成一颗看似像树一样的结构，而平衡一词的含义则是两边的子节点数量必须在小于等1的区间以内。

Set集合天生去重，所有元素都会根据元素的键值自动的排序，并且Set元素在确定后无法进行更改，换句话说Set的Iterator是一种Const_iterator，而Multiset则允许出现重复的数据，如需使用只需要将set<int>改为multiset<int>即可，Multiset操作方式与API函数与Set集合保持相同。

5.1 正反向遍历集合元素

这段C++代码使用了STL的set容器，展示了set容器的一些基本操作，包括插入元素、删除元素、判断容器是否为空以及遍历元素并按照一定规则排序。

代码首先创建了一个空的set<int>类型的变量var。然后，代码使用insert()函数向set容器中插入了三个整数，并调用PrintSet()函数遍历输出set容器的元素，并按照从大到小的顺序输出。PrintSet()函数中通过判断flag标记的不同来选择正向还是反向输出set容器的元素。

接下来，代码使用empty()函数判断set容器是否为空，并显示容器的元素个数。

最后，代码展示了erase()函数的用法，从set容器中删除了第一个元素和元素值为99的元素，并再次调用PrintSet()函数输出set容器的元素。

#include <iostream>
#include <set>

using namespace std;

void PrintSet(set<int>& s ,int flag)
{
   
  if (flag == 1)
  {
    // 正向遍历元素
    for (set<int>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++)
      cout << (*it) << " ";
  }
  else if (flag == 0)
  {
    // 反向遍历元素
    for (set<int>::reverse_iterator it = s.rbegin(); it != s.rend(); it++)
      cout << (*it) << " ";
  }
}

int main(int argc, char* argv[])
{
   
  set<int> var {
    };

  var.insert(56);
  var.insert(67);  // 插入元素
  var.insert(99);
  PrintSet(var,0); // 打印并从大到小排列

  if (var.empty()) // 判断是否为空
    cout << "None" << endl;
  else
    cout << "size: " << var.size() << endl;

  var.erase(var.begin());   // 删除第一个元素
  var.erase(99);            // 删除99这个元素
  PrintSet(var, 0);         // 打印并从大到小排列
  system("pause");
  return 0;
}

5.2 查找集合中指定元素

这段C++代码使用了STL的set容器，展示了set容器的一些基本操作，包括查找元素、计算元素个数、寻找较大或较小的元素和查找范围。

代码首先创建了一个set<int>类型的变量var，并在其中插入了一些整数。然后，代码分别使用了find()和count()函数来查找元素90是否存在于set容器中，并统计了90出现的次数。

代码接下来展示了lower_bound()和upper_bound()函数的用法。其中lower_bound()函数返回第一个值大于或等于给定值的元素的迭代器，upper_bound()函数返回第一个值大于给定值的元素的迭代器。在本例中，代码使用lower_bound()函数和upper_bound()函数来查找set中与值4相邻的元素，并输出了它们的值。

最后，代码展示了equal_range()函数的用法。equal_range()函数返回一个pair，其中第一个迭代器指向set中第一个等于所给值的元素，第二个迭代器指向set中第一个大于所给值的元素。在本例中，代码使用equal_range()函数来查找值为4的元素在set中的范围，并输出了这个范围中的元素。

#include <iostream>
#include <set>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
   
  set<int> var {
    23,44,56,78,90,0,90,12,54,67,85,3,4,7};

  // 寻找set集合中数值是90的
  set<int>::iterator pos = var.find(90);
  if (pos != var.end())  // 寻找90是否存在
    cout << "找到了: " << *pos << endl;

  // count(key) 查找90存在几个,对于set而言返回结果是 1或者0
  int number = var.count(90);
  cout << "90是否存在: " << number << endl;

  // lower_bound(keyElem); 返回第一个 key>=keyElem 元素的迭代器
  set<int>::iterator it = var.lower_bound(4); // 寻找4是否存在
  if (it != var.end())
    cout << "找到了 lower_bound(4) 的值:" << *it << endl;

  // upper_bound(keyElem); 返回第一个 key>keyElem 元素的迭代器
  set<int>::iterator it2 = var.upper_bound(4); // 寻找4相邻值
  if (it2 != var.end())
    cout << "找到了 upper_bound(4) 的值:" << *it2 << endl;

  // equal_range(keyElem) 返回容器中key与keyElem相等的上下限的两个迭代器.
  // 下限就是 lower_bound 上限就是 upper_bound 需要分别迭代输出
  pair<set<int>::iterator, set<int>::iterator> ret = var.equal_range(4);
  if (ret.first != var.end())
    cout << "找到 lower_bound(4): " << *(ret.first) << endl;
  if (ret.second != var.end())
    cout << "找到 upper_bound(4): " << *(ret.second) << endl;

  system("pause");
  return 0;
}

5.3 设置默认集合排序方式

这是一个使用STL中的set容器进行数据存储和排序的示例代码，其中使用了自定义比较函数MyCompare以实现按从大到小的顺序进行排序。set 是一个有序不重复元素集合，它是通过红黑树实现的，插入、删除和查找元素的平均时间复杂度都是O(log n)。在此代码中，set容器存储了int类型的数据，并使用MyCompare作为元素的比较方式，从而实现按从大到小的顺序排序。可以看到，通过set容器和自定义比较函数，我们可以非常方便地实现数据存储和排序的功能。

#include <iostream>
#include <set>
#include <string>

using namespace std;

class MyCompare
{
    // 通过仿函数,重载小括号,实现默认从大到小排列
public: bool operator()(int v1, int v2) {
   
    return v1 > v2;    // 从大到小
    // return v1 < v2; 从小到大
  }
};

int main(int argc, char* argv[])
{
   
  set<int, MyCompare> var;

  var.insert(6);
  var.insert(3);
  var.insert(9);

  for (set<int, MyCompare>::iterator it = var.begin(); it != var.end(); it++)
    cout << *it << endl;

  system("pause");
  return 0;
}

5.4 向集合插入自定义类型

这段代码演示了如何在set容器中插入自定义的Person数据类型，并且通过重载运算符实现自定义的比较规则。通过MyCompare类定义的比较方法，实现了set容器中自定义类型的降序排列。最后，通过迭代器遍历容器，输出每个Person对象的名字和年龄。

#include <iostream>
#include <set>
#include <string>

using namespace std;

class Person {
   
public:
  string m_name;
  int m_age;

public: Person(string name, int age) {
   
  this->m_name = name;
  this->m_age = age;
  }
};

class MyCompare{
   
  // 通过仿函数,重载,实现默认降序排列
public: bool operator()(const Person & p1, const Person & p2){
   
    if (p1.m_age > p2.m_age) // 指定为降序排列
      return true;
    return false;
  }
};

int main(int argc, char* argv[])
{
   
  set<Person,MyCompare> var;

  Person p1("dawa", 22);   // 初始化
  Person p2("xiwa", 44);
  var.insert(p1);          // 插入自定义数据类型
  var.insert(p2);

  // 显示出自定义类型
  for (set<Person, MyCompare>::iterator it = var.begin(); it != var.end();it ++)
  {
   
    cout << "Name: " << (*it).m_name << "Age: " << (*it).m_age << endl;
  }
  system("pause");
  return 0;
}

本文作者： 王瑞
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