Set

C++ 中 set 的用法

set 是 C++ 标准模板库（STL）中的关联容器，基于红黑树实现，具有元素唯一和自动排序的特性，插入、删除、查找操作的平均时间复杂度为 O(log n)。

一、核心特性

• 元素唯一性：自动去重，不会存储重复元素。
• 自动排序：默认按升序排列，支持自定义排序规则。
• 不可直接修改元素：元素为常量，需先删除再插入新值。

二、基本用法（需包含头文件 <set>）

1. 定义与初始化

#include <iostream>
#include <set>
using namespace std;

int main() {
    // 1. 空 set（默认升序）
    set<int> s1;

    // 2. 初始化时插入元素（自动去重+排序）
    set<int> s2 = {3, 1, 4, 1, 5};  // 结果：{1, 3, 4, 5}

    // 3. 自定义排序（降序）
    set<int, greater<int>> s3 = {3, 1, 4};  // 结果：{4, 3, 1}

    return 0;
}

2. 插入元素（insert()）

set<int> s;
s.insert(5);               // 插入单个元素
s.insert({3, 1, 4});       // 插入多个元素（C++11+）
// 结果：s = {1, 3, 4, 5}（自动排序+去重）

3. 删除元素（erase()）

set<int> s = {1, 3, 4, 5};

// ① 删除指定值的元素（返回删除个数：0 或 1）
s.erase(3);  // s 变为 {1, 4, 5}

// ② 删除迭代器指向的元素
auto it = s.find(4);
if (it != s.end()) {
    s.erase(it);  // s 变为 {1, 5}
}

// ③ 清空所有元素
s.clear();  // s 为空

4. 查找元素（find()）

set<int> s = {1, 3, 4, 5};
auto it = s.find(3);  // 查找值为 3 的元素

if (it != s.end()) {
    cout << "找到元素：" << *it << endl;  // 输出：找到元素：3
} else {
    cout << "未找到元素" << endl;
}

5. 其他常用操作

set<int> s = {1, 3, 4, 5};

cout << s.size() << endl;      // 元素个数：4
cout << s.empty() << endl;     // 是否为空：0（false）
cout << *s.begin() << endl;    // 第一个元素（最小）：1
cout << *s.rbegin() << endl;   // 最后一个元素（最大）：5

// 升序遍历
for (auto it = s.begin(); it != s.end(); ++it) {
    cout << *it << " ";  // 输出：1 3 4 5
}

// 降序遍历（反向迭代器）
for (auto it = s.rbegin(); it != s.rend(); ++it) {
    cout << *it << " ";  // 输出：5 4 3 1
}

三、自定义排序规则

默认按 less<T>（升序）排序，可通过自定义比较器修改规则（如结构体排序）。

#include <iostream>
#include <set>
#include <string>
using namespace std;

// 结构体
struct Person {
    string name;
    int age;
};

// 自定义比较器（按年龄升序，同年龄按姓名升序）
struct ComparePerson {
    bool operator()(const Person& a, const Person& b) const {
        if (a.age != b.age) return a.age < b.age;
        else return a.name < b.name;
    }
};

int main() {
    set<Person, ComparePerson> people;
    people.insert({"Alice", 25});
    people.insert({"Bob", 20});
    people.insert({"Charlie", 25});

    // 遍历输出：Bob (20), Alice (25), Charlie (25)
    for (const auto& p : people) {
        cout << p.name << " (" << p.age << "), ";
    }
    return 0;
}

四、set 与 unordered_set 的区别

特性	set	unordered_set
底层实现	红黑树	哈希表
排序	自动排序（可自定义）	无序
查找效率	O(log n)	平均 O(1)，最坏 O(n)
适用场景	有序遍历/范围查询	快速去重/查找

五、常见应用场景

1. 去重：统计数组中不同元素（如 {1,1,3} → 去重后 {1,3}）。
2. 有序存储：维护排序的数据集（如排行榜）。
3. 范围查询：结合 lower_bound()/upper_bound() 查找区间元素。

set 是处理“有序+唯一”元素的高效工具，灵活应用可简化代码逻辑。