一.set

1.1set基本概念

特点：

所有元素在插入时，会自动排序，并且不能插入重复元素。

本质：

set/multiset属于关联式容器，底层是红黑树。

set/multiset区别

1.set不允许容器中有重复的元素

2.multiset允许容器中有重复的元素

1.2set构造和赋值

构造set容器：

默认构造函数：<code>std::set<Type> set_name;区间构造函数：std::set<Type> set_name(iterator_begin, iterator_end);拷贝构造函数：std::set<Type> set_name(another_set);拷贝构造函数（部分元素）：std::set<Type> set_name(another_set, iterator_begin, iterator_end);

赋值操作：

拷贝赋值：set_name = another_set;移动赋值（自C++11起）：set_name = std::move(another_set);重载 = ：std::set<Type> set_name = another_set;

其中，Type是set中存储的元素类型。需要注意的是，set中的元素默认按照升序进行排序，并且所有元素都是唯一的。如果需要自定义排序规则或元素比较函数，可以使用带有自定义比较函数的构造函数和赋值操作符。

以下是一些示例代码：

// 构造set容器

std::set<int> mySet1; // 默认构造函数

int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5};

std::set<int> mySet2(arr, arr + 5); // 区间构造函数，指针也可

std::set<int> anotherSet = mySet2; // 拷贝构造函数

// 赋值操作

std::set<int> mySet3;

mySet3 = anotherSet; // 拷贝赋值

std::set<int> mySet4;

mySet4 = std::move(anotherSet); // 移动赋值

构造函数	示例
默认构造函数	std::set<Type> set_name;
区间构造函数	std::set<Type> set_name(begin, end);
拷贝构造函数	std::set<Type> set_name(another_set);
拷贝构造函数（部分元素）	std::set<Type> set_name(another_set, iterator_begin, iterator_end);

赋值操作	示例
拷贝赋值	set_name = another_set;
移动赋值（自C++11起）	set_name = std::move(another_set);

1.3set大小和交换

在STL中，set（或者其他关联容器）具有以下两个常用的成员函数来获取容器的大小以及交换容器内容：

大小操作：

size()：返回容器中元素的个数。empty()：检查容器是否为空，如果为空则返回true，否则返回false。

交换操作：

swap()：将当前容器的内容与另一个容器进行交换。

以下是使用示例：

#include <iostream>

#include <set>

int main() {

std::set<int> mySet = { 1, 2, 3, 4, 5};

// 大小操作

std::cout << "Set的大小为：" << mySet.size() << std::endl;

if (mySet.empty()) {

std::cout << "Set为空" << std::endl;

} else {

std::cout << "Set不为空" << std::endl;

}

// 交换操作

std::set<int> anotherSet = { 10, 20, 30};

mySet.swap(anotherSet);

std::cout << "交换后的mySet：" << std::endl;

for (const auto& num : mySet) {

std::cout << num << " ";

}

std::cout << std::endl;

std::cout << "交换后的anotherSet：" << std::endl;

for (const auto& num : anotherSet) {

std::cout << num << " ";

}

std::cout << std::endl;

return 0;

}

输出结果：

Set的大小为：5

Set不为空

交换后的mySet：

10 20 30

交换后的anotherSet：

1 2 3 4 5

通过调用size()函数可以获取set的大小，使用empty()函数可以判断set是否为空。而使用swap()函数可以交换两个set容器的内容。

大小操作	说明
size()	返回set容器中元素的个数。
empty()	检查set容器是否为空，如果为空则返回true，否则返回false。

交换操作	说明
swap(other_set)	将当前set容器的内容与另一个set容器other_set进行交换。

1.4set的插入和删除

插入操作：

insert(val)：将值为val的元素插入set容器中。insert(start, end)：将迭代器范围内的元素插入set容器中。emplace(args)：在set容器中构造一个新元素，使用args参数传递构造参数。

删除操作：

erase(val)：从set容器中删除值等于val的元素。erase(iterator)：删除按照迭代器指定的元素。erase(start, end)：删除迭代器范围内的元素。clear()：删除set容器中的所有元素。

以下是使用示例：

#include <iostream>

#include <set>

int main() {

std::set<int> mySet;

// 插入操作

mySet.insert(1);

mySet.insert(2);

mySet.insert(3);

mySet.emplace(4);

std::set<int> anotherSet = { 5, 6, 7};

mySet.insert(anotherSet.begin(), anotherSet.end());

// 删除操作

mySet.erase(3);

mySet.erase(mySet.find(4));

mySet.erase(mySet.begin(), mySet.find(5));

mySet.clear();

return 0;

}

请注意，set是按照元素的自然排序进行存储的，因此在插入操作时会按照排序规则进行插入。在删除操作时，可以指定特定的元素值进行删除，或者使用迭代器进行删除，也可以删除迭代器范围内的一系列元素。使用clear()函数可以删除set容器中的所有元素。

插入操作	说明
insert(val)	将值为val的元素插入set容器中。
insert(start, end)	将迭代器范围内的元素插入set容器中。
emplace(args)	在set容器中构造一个新元素，并使用args参数传递构造参数。

删除操作	说明
erase(val)	从set容器中删除值等于val的元素。
erase(iterator)	删除按照迭代器指定的元素。
erase(start, end)	删除迭代器范围内的元素。
clear()	删除set容器中的所有元素。

1.5set的查找和统计

在STL中，set（或其他关联容器）具有以下常用的成员函数来进行元素的查找和统计：

查找操作：

count(val)：返回set容器中值等于val的元素的个数（由于set中元素唯一，所以返回值只能是0或1）。find(val)：返回一个迭代器，指向set容器中值等于val的元素，如果未找到则返回指向容器末尾的迭代器 end()。lower_bound(val)：返回一个迭代器，指向set容器中第一个不小于val的元素。upper_bound(val)：返回一个迭代器，指向set容器中第一个大于val的元素。equal_range(val)：返回一个pair，包含两个迭代器，分别指向set容器中等于val的元素的起始位置和结束位置。

统计操作：

size()：返回set容器中元素的个数。

以下是使用示例：

#include <iostream>

#include <set>

int main() {

std::set<int> mySet = { 1, 2, 3, 4, 5};

// 查找操作

int count = mySet.count(3);

std::cout << "值为3的元素在set中出现的次数：" << count << std::endl;

auto it = mySet.find(4);

if (it != mySet.end()) {

std::cout << "找到了值为4的元素" << std::endl;

} else {

std::cout << "未找到值为4的元素" << std::endl;

}

auto lower = mySet.lower_bound(3);

auto upper = mySet.upper_bound(3);

std::cout << "大于等于3的第一个元素：" << *lower << std::endl;

std::cout << "大于3的第一个元素：" << *upper << std::endl;

auto range = mySet.equal_range(3);

std::cout << "等于3的元素范围：" << *range.first << " - " << *range.second << std::endl;

// 统计操作

std::cout << "set的大小：" << mySet.size() << std::endl;

return 0;

}

输出结果：

值为3的元素在set中出现的次数：1

找到了值为4的元素

大于等于3的第一个元素：3

大于3的第一个元素：4

等于3的元素范围：3 - 4

set的大小：5

通过以上示例可以看出，使用count()函数可以统计set容器中值等于给定值的元素个数。使用find()函数可以查找set容器中值等于给定值的元素，并返回其迭代器。lower_bound()函数可以返回第一个不小于给定值的元素的迭代器，而upper_bound()函数则返回第一个大于给定值的元素的迭代器。equal_range()函数返回一个pair，包含了等于给定值的元素的起始位置和结束位置。size()函数用于统计set容器中元素的个数。

查找操作	说明
count(val)	返回set容器中值等于val的元素的个数（返回值只能是0或1，因为set中元素唯一）。
find(val)	返回一个迭代器，指向set容器中值等于val的元素，如果未找到则返回指向容器末尾的迭代器 end()。
lower_bound(val)	返回一个迭代器，指向set容器中第一个不小于val的元素。
upper_bound(val)	返回一个迭代器，指向set容器中第一个大于val的元素。
equal_range(val)	返回一个pair，包含两个迭代器，分别指向set容器中等于val的元素的起始位置和结束位置。

统计操作	说明
size()	返回set容器中元素的个数。

1.6set的insert返回值

使用insert函数在set容器中插入元素时，返回值是一个pair类型的迭代器和布尔值。

如果插入的元素在set容器中不存在（即唯一性），则返回的布尔值为true，且迭代器指向新插入的元素位置。如果插入的元素在set容器中已经存在（即已有相同的元素），则返回的布尔值为false，且迭代器指向与已存在的元素相等的位置。

以下是使用示例：

#include <iostream>

#include <set>

int main() {

std::set<int> mySet = { 1, 2, 3};

auto result = mySet.insert(4);

if (result.second) {

std::cout << "插入成功，新元素的值为：" << *result.first << std::endl;

} else {

std::cout << "插入失败，重复的元素的值为：" << *result.first << std::endl;

}

result = mySet.insert(2);

if (result.second) {

std::cout << "插入成功，新元素的值为：" << *result.first << std::endl;

} else {

std::cout << "插入失败，重复的元素的值为：" << *result.first << std::endl;

}

return 0;

}

输出结果：

插入成功，新元素的值为：4

插入失败，重复的元素的值为：2

在上面的示例中，首先使用insert(4)插入一个在set容器中不存在的元素，因此返回的布尔值为true，迭代器指向新插入的元素位置。

接下来使用insert(2)插入一个已经存在的元素，由于set容器的唯一性特性，插入失败，返回的布尔值为false，迭代器指向与已存在的元素相等的位置。

1.7set自定义排序

在C++的STL中，set容器默认按照升序进行排序。在插入元素时，set容器会自动将元素按照特定的比较函数进行排序，以保证容器中的元素始终按照升序排列。

如果需要使用自定义的排序规则，可以在创建set容器时通过传递一个自定义的比较函数对象来指定排序规则。比较函数对象应满足严格弱排序（Strict Weak Ordering）的要求，即有传递性、反对称性和完全性。

例如，假设我们想要按照降序排列set容器中的元素，可以通过自定义比较函数对象来实现：

#include <iostream>

#include <set>

// 自定义的比较函数对象，仿函数

class DescendingComparator {

bool operator()(int a, int b) const {

return a > b; // 降序排序

}

};

int main() {

std::set<int, DescendingComparator> mySet = { 5, 2, 7, 1, 9};

// 打印排序后的set容器内容

for (const auto& elem : mySet) {

std::cout << elem << " ";

}

std::cout << std::endl;

return 0;

}

输出结果：

9 7 5 2 1

在上面的示例中，我们通过传递自定义的比较函数对象DescendingComparator来创建set容器mySet，从而实现按照降序排列的功能。

需要注意的是，通过自定义比较函数对象来指定排序规则时，当容器中的元素具有相等的排序键时，set容器仍然能够确保元素的唯一性。

const修饰的成员函数

bool operator()(int a, int b) const {

return a > b; // 降序排序

}

const成员函数具有以下几个特点：

不修改成员变量：const成员函数承诺不会修改类对象的成员变量的值。在const成员函数中，所有非静态的成员变量都被视为const，无法直接修改它们的值。只能访问成员变量的值或调用其他的const成员函数。

可以被常量对象调用：const成员函数可以被常量对象调用，而非const成员函数无法被常量对象调用。常量对象是指使用 const 修饰的对象，它们的成员函数只能调用对象的 const 成员函数。

重载：const成员函数和非const成员函数可以同时存在，并且可以根据是否为常量对象来进行重载。这样可以在不同的情况下调用不同的成员函数版本。

对象状态不变：const成员函数内部的逻辑不会改变对象的状态，也就是说，它不会修改对象的数据成员。这可以让使用者在调用const成员函数时，放心地假设对象不会被修改。

可以调用其他const成员函数：在const成员函数内部，可以调用其他的const成员函数。这是因为在const成员函数内部，所有的非静态成员变量都被视为const，因此只能调用const成员函数来保证对象状态的不变性。

总结起来，const成员函数由于其不修改对象状态的特性，能够提供更高的安全性和可靠性。它们可以被常量对象调用，不会修改对象的成员变量，可以重载非const成员函数，以及可以相互调用。

1.8set存储自定义类型

在C++中，可以使用std::set容器来存储自定义类型。

要在std::set中存储自定义类型，需要满足以下两个条件：

提供比较函数：std::set是一个有序容器，它要求元素能够进行比较来确定它们的顺序。为了实现自定义类型的比较，你可以通过重载小于运算符（<）或为该类型提供一个自定义的比较函数对象。这个比较函数或运算符将被用于确定元素的顺序。

例如，假设有一个自定义类型 Person，我们可以重载 < 运算符来定义其比较方式，或者提供一个比较函数对象，如下所示：

struct Person {

std::string name;

int age;

// 通过重载 < 运算符定义比较方式

bool operator<(const Person& other) const {

return age < other.age;

}

};

// 或者通过提供自定义的比较函数对象

struct AgeComparator {

bool operator()(const Person& a, const Person& b) const {

return a.age < b.age;

}

};

为容器指定比较方式：在创建std::set对象时，需要指定元素的比较方式。你可以通过传递一个比较函数对象作为std::set的第二个模板参数，或者默认使用默认的比较方式（利用元素类型的 < 运算符）。例如：

std::set<Person> people; // 使用自定义比较函数对象

std::set<Person, AgeComparator> people; // 使用自定义比较函数对象

std::set<int> numbers; // 使用整数类型的默认比较方式

在存储自定义类型的std::set中，元素将按照它们的比较方式进行排序，保证元素的唯一性。你可以使用insert()函数向std::set中插入元素，使用find()函数在std::set中查找元素。同时，std::set还提供了其他常见的操作，如删除元素、遍历元素等。

1.9set函数接口

类别	函数接口
构造函数	set()
	set(InputIt first, InputIt last)
	set(const set& other)
	set(set&& other)
赋值运算符	operator=
	operator=(set&& other)
迭代器	begin()
	end()
容量	empty()
	size()
	max_size()
修改器	insert(const value_type& value)
	insert(InputIt first, InputIt last)
	erase(const value_type& value)
	erase(iterator position)
	erase(iterator first, iterator last)
	clear()
查找	find(const value_type& value)
	count(const value_type& value)
	lower_bound(const value_type& value)
	upper_bound(const value_type& value)
	equal_range(const value_type& value)
比较	operator==
	operator!=
	operator<
	operator>
	operator<=
	operator>=

例子

operator<=是 std::set 容器的比较运算符之一，用于比较两个 std::set 是否满足部分顺序关系。下面是使用 operator<= 进行比较的方法：

首先，假设有两个 std::set 对象，例如 set1 和 set2。

std::set<T> set1;

std::set<T> set2;

要使用 operator<= 进行比较，只需要将这两个集合放在一个条件语句中，并使用 operator<= 进行比较。例如：

if (set1 <= set2) {

// set1 是 set2 的子集或等于 set2

} else {

// set1 不是 set2 的子集

}

当条件为真时，表示 set1 是 set2 的子集，或者两个集合完全相等。否则，当条件为假时，表示 set1 不是 set2 的子集。

请注意，这里的子集关系取决于 std::set 中元素的部分顺序关系，即集合中的元素按升序排列。

operator<=比较的是两个集合的关系，而不是集合中元素的值之间的关系。如果你想比较集合中的元素的值，请使用迭代器或其他比较方法进行元素比较。

二.multiset

std::set和std::multiset是C++标准库中的两种关联容器，它们的函数接口在大部分功能上是相同的，但在某些特定操作上有一些区别。

以下是std::set和std::multiset之间函数接口的主要区别：

插入操作：对于std::set，insert()函数返回一个std::pair对象，用于指示插入是否成功，并且如果插入的元素已经存在，则不会插入重复元素。而对于std::multiset，insert()函数直接插入元素，允许存储重复元素。

删除操作：erase()函数在std::set和std::multiset中的行为略有不同。在std::set中，erase()函数将删除与给定值相等的元素，并返回删除的元素数量（0或1）。在std::multiset中，erase()函数将删除所有与给定值相等的元素，并返回删除的元素数量。

元素计数：count()函数在std::set和std::multiset中的行为也略有不同。在std::set中，count()函数返回一个整数，表示与给定值相等的元素的数量（0或1）。而在std::multiset中，count()函数返回一个整数，表示与给定值相等的元素的数量。

查找操作：find()函数在std::set和std::multiset中的行为相同，都是用于在容器中查找与给定值相等的元素，并返回指向该元素的迭代器。如果找不到匹配的元素，则返回容器的end()迭代器。

除了上述区别外，std::set和std::multiset其他常见的函数接口，如迭代器操作、大小和容量查询等，基本上是相同的。

，这只是std::set和std::multiset之间在函数接口上的一些区别，它们共享相似的函数接口，因为它们都是基于相同的关联容器概念，并遵循C++标准库的通用规范。

下面是std::set和std::multiset之间函数接口的主要区别的整理表格：

函数接口	std::set	std::multiset
插入操作	insert()函数返回std::pair对象，不插入重复元素	直接插入元素，允许存储重复元素
删除操作	erase()函数删除等于给定值的元素，返回删除数量	erase()函数删除等于给定值的所有元素，返回删除数量
元素计数	count()函数返回0或1	count()函数返回与给定值相等的元素数量
查找操作	find()函数返回指向匹配元素的迭代器	find()函数返回指向匹配元素的迭代器
其他常见操作	迭代器操作、大小和容量查询等	迭代器操作、大小和容量查询等

三.unordered_set

无序set

函数接口	std::set	std::unordered_set
排序顺序	元素按升序排列	不对元素进行排序
插入操作	insert()函数返回一个std::pair对象，不插入重复元素	插入元素，不插入重复元素
查找操作	find()函数返回指向匹配元素的迭代器	find()函数返回指向匹配元素的迭代器
删除操作	erase()函数删除等于给定值的元素并返回删除的数量	erase()函数删除等于给定值的元素并返回删除的数量
元素计数	count()函数返回值只能是0或1，因为集合中元素唯一	count()函数返回与给定值相等的元素数量
迭代器范围遍历	可以使用迭代器范围进行区间遍历	可以使用迭代器范围进行区间遍历
内部实现	基于红黑树实现，保持元素有序	基于哈希表实现，元素无序
性能特点	插入和删除操作相对较慢，查找操作较快	插入和删除操作相对较快，查找操作速度由哈希函数质量决定
内存占用	需要额外的存储空间来维护红黑树结构	需要额外的存储空间来维护哈希表结构
迭代顺序	根据元素值进行排序	根据哈希函数和桶排序顺序，元素顺序不固定

unordered_set是基于哈希表实现的，因此在插入和查找操作时具有较快的平均时间复杂度。而set是基于红黑树实现的，保证了元素的有序性，但插入和删除操作相对较慢。在选择使用哪个容器时，可以根据实际需求和性能要求进行评估。

四.unordered_multiset

std::unordered_multiset是C++标准库中的一种关联容器，它实现了一个无序的、允许重复元素的集合（Multiset）。与std::unordered_set不同，std::unordered_multiset允许存储多个相同的元素，而不是将重复元素视为错误。

以下是std::unordered_multiset相较于std::unordered_set的一些主要特点和区别：

元素存储：std::unordered_multiset以无序的方式存储元素，并允许多个相同的元素存在。插入重复元素：insert()函数可以插入重复的元素。删除元素：erase()函数可以删除与给定值相等的所有元素。元素计数：count()函数返回某个给定值在容器中的数量，可以用于统计重复元素的个数。迭代器范围遍历：可以使用迭代器范围进行区间遍历，包括重复元素。

std::unordered_multiset使用哈希表（hash table）来实现存储和快速查找元素，而不会按照元素的顺序进行排序。如果你需要保持元素的有序性，请考虑使用std::multiset，它是一个有序的、允许重复元素的集合容器。

函数接口	std::unordered_multiset	std::unordered_set
元素存储	无序存储、允许重复元素	无序存储、不允许重复元素
插入操作	insert()函数可以插入重复元素	insert()函数不插入重复元素
删除操作	erase()函数删除与给定值相等的所有元素，并返回删除的数量	erase()函数删除等于给定值的元素，并返回删除的数量
元素计数	count()函数返回与给定值相等的元素数量	count()函数返回0或1，因为集合中不存储重复项
迭代器范围遍历	可以使用迭代器范围进行区间遍历，包括重复的元素	可以使用迭代器范围进行区间遍历，不包括重复的元素
内部实现	基于哈希表实现，元素无序	基于哈希表实现，元素无序
性能特点	插入和删除操作性能较快，查找操作速度取决于哈希函数和负载因子的质量	插入和删除操作性能较快，查找操作速度取决于哈希函数和负载因子的质量
内存占用	需要额外的存储空间来维护哈希表结构	需要额外的存储空间来维护哈希表结构
迭代顺序	元素的顺序是无序的	元素的顺序是无序的

五.四种set总结

在C++中，有四种不同的集合容器：std::set、std::multiset、std::unordered_set和std::unordered_multiset。

std::set：

基于红黑树实现的有序集合容器。每个元素在容器中都是唯一的，不允许重复元素。元素按照升序存储，并且支持高效的查找、插入和删除操作。没有哈希函数的开销，也没有哈希冲突的问题。

std::multiset：

基于红黑树实现的有序多重集合容器。允许存储重复的元素，即可以有多个相等的元素。元素按照升序存储，并且支持高效的查找、插入和删除操作。

std::unordered_set：

基于哈希表实现的无序集合容器。每个元素在容器中都是唯一的，不允许重复元素。元素存储顺序是无序的，但在平均情况下，插入、查找和删除操作都具有较快的时间复杂度。元素类型需要提供哈希函数和相等比较函数。

std::unordered_multiset：

基于哈希表实现的无序多重集合容器。允许存储重复的元素，即可以有多个相等的元素。元素存储顺序是无序的，但在平均情况下，插入、查找和删除操作都具有较快的时间复杂度。元素类型需要提供哈希函数和相等比较函数。

总结来说，std::set和std::unordered_set是无序容器，而std::multiset和std::unordered_multiset是允许存储重复元素的无序容器。其中，std::set和std::multiset中的元素是有序存储的，而std::unordered_set和std::unordered_multiset中的元素是无序存储的，但具有更快的插入、查找和删除操作。选择使用哪种容器取决于你的需求，包括是否需要有序存储元素以及对性能的要求。

头文件：

std::set： #include <set>std::multiset： #include <set>std::unordered_set： #include <unordered_set>std::unordered_multiset： #include <unordered_set>