【转】STL之Set——插入元素、二分查找元素(log级别)

        set集合容器实现了红黑树（Red-Black Tree）的平衡二叉检索树的的数据结构，在插入元素时，它会自动调整二叉树的排列，把该元素放到适当的位置，以确保每个子树根节点的键值大于左子树所有节点的键值，而小于右子树所有节点的键值；另外，还得确保根节点的左子树的高度与有字数的高度相等，这样，二叉树的高度最小，从而检索速度最快。要注意的是，它不会重复插入相同键值的元素，而采取忽略处理。

        平衡二叉检索树的检索使用中序遍历算法，检索效率高于vector、deque、和list的容器。另外，采用中序遍历算法可将键值由小到大遍历出来，所以，可以理解为平衡二叉检索树在插入元素时，就会自动将元素按键值从小到大的顺序排列。

        构造set集合的主要目的是为了快速检索，使用set前，需要在程序头文件中包含声明“#include”。

1.创建set集合对象

           创建set对象时，需要指定元素的类型，这一点和其他容器一样。

1. #include  
2. #include  
3. using namespace std;  
4. int main()  
5. {  
6.     set<int> s;  
7.     return 0;  
8. }  

2.元素的插入与中序遍历

        采用inset()方法把元素插入到集合中，插入规则在默认的比较规则下，是按元素值从小到大插入，如果自己指定了比较规则函数，则按自定义比较规则函数插入。使用前向迭代器对集合中序遍历，结果正好是元素排序后的结果。

1. #include  
2. #include  
3. using namespace std;  
4. int main()  
5. {  
6.     set<int> s;  
7.     s.insert(5); //第一次插入5，可以插入  
8.     s.insert(1);  
9.     s.insert(6);  
10.     s.insert(3);  
11.     s.insert(5); //第二次插入5，重复元素，不会插入  
12.     set<int>::iterator it; //定义前向迭代器  
13.     //中序遍历集合中的所有元素  
14.     for(it = s.begin(); it != s.end(); it++)  
15.     {  
16.         cout << *it << " ";  
17.     }  
18.     cout << endl;  
19.     return 0;  
20. }  
21. //运行结果：1 3 5 6  

3.元素的方向遍历

        使用反向迭代器reverse_iterator可以反向遍历集合，输出的结果正好是集合元素的反向排序结果。它需要用到rbegin()和rend()两个方法，它们分别给出了反向遍历的开始位置和结束位置。

1. #include  
2. #include  
3. using namespace std;  
4. int main()  
5. {  
6.     set<int> s;  
7.     s.insert(5); //第一次插入5，可以插入  
8.     s.insert(1);  
9.     s.insert(6);  
10.     s.insert(3);  
11.     s.insert(5); //第二次插入5，重复元素，不会插入  
12.     set<int>::reverse_iterator rit; //定义反向迭代器  
13.     //反向遍历集合中的所有元素  
14.     for(rit = s.rbegin(); rit != s.rend(); rit++)  
15.     {  
16.         cout << *rit << " ";  
17.     }  
18.     cout << endl;  
19.     return 0;  
20. }  
21. //运行结果：6 5 3 1  

4.元素的删除

        与插入元素的处理一样，集合具有高效的删除处理功能，并自动重新调整内部的红黑树的平衡。删除的对象可以是某个迭代器位置上的元素、等于某键值的元素、一个区间上的元素和清空集合。

1. #include  
2. #include  
3. using namespace std;  
4. int main()  
5. {  
6.     set<int> s;  
7.     s.insert(5); //第一次插入5，可以插入  
8.     s.insert(1);  
9.     s.insert(6);  
10.     s.insert(3);  
11.     s.insert(5); //第二次插入5，重复元素，不会插入  
12.     s.erase(6); //删除键值为6的元素  
13.     set<int>::reverse_iterator rit; //定义反向迭代器  
14.     //反向遍历集合中的所有元素  
15.     for(rit = s.rbegin(); rit != s.rend(); rit++)  
16.     {  
17.         cout << *rit << " ";  
18.     }  
19.     cout << endl;   
20.     set<int>::iterator it;  
21.   
22.     it = s.begin();  
23.     for(int i = 0; i < 2; i++)  
24.         it = s.erase(it);   
25.     for(it = s.begin(); it != s.end(); it++)  
26.         cout << *it << " ";  
27.     cout << endl;  
28.   
29.     s.clear();  
30.     cout << s.size() << endl;  
31.   
32.     return 0;  
33. }  
34. /* 
35. 运行结果： 
36. 5 3 1 
37. 5 
38. 0     
39. */  

5.元素的检索

          使用find()方法对集合进行检索，如果找到查找的的键值，则返回该键值的迭代器位置；否则，返回集合最后一个元素后面的一个位置，即end()。

1. #include  
2. #include  
3. using namespace std;  
4. int main()  
5. {  
6.     set<int> s;  
7.     s.insert(5); //第一次插入5，可以插入  
8.     s.insert(1);  
9.     s.insert(6);  
10.     s.insert(3);  
11.     s.insert(5); //第二次插入5，重复元素，不会插入  
12.     set<int>::iterator it;  
13.     it = s.find(6); //查找键值为6的元素  
14.     if(it != s.end())  
15.         cout << *it << endl;  
16.     else  
17.         cout << "not find it" << endl;  
18.     it = s.find(20);  
19.     if(it != s.end())  
20.         cout << *it << endl;  
21.     else  
22.         cout << "not find it" << endl;  
23.     return 0;  
24. }  
25. /* 
26. 运行结果： 
27. 6 
28. not find it    
29. */  

下面这种方法也能判断一个数是否在集合中：

1. #include   
2. #include   
3. using namespace std;  
4. int main() {  
5.     set <int> s;  
6.     int a;  
7.     for(int i = 0; i < 10; i++)  
8.         s.insert(i);  
9.     for(int i = 0; i < 5; i++) {  
10.         scanf("%d", &a);  
11.         if(!s.count(a)) //不存在  
12.             printf("does not exist\n");  
13.         else  
14.             printf("exist\n");  
15.     }  
16.     return 0;  
17. }  

6.自定义比较函数

         使用insert将元素插入到集合中去的时候，集合会根据设定的比较函数奖该元素放到该放的节点上去。在定义集合的时候，如果没有指定比较函数，那么采用默认的比较函数，即按键值从小到大的顺序插入元素。但在很多情况下，需要自己编写比较函数。

编写比较函数有两种方法。

(1)如果元素不是结构体，那么可以编写比较函数。下面的程序比较规则为按键值从大到小的顺序插入到集合中。

1. #include  
2. #include  
3. using namespace std;  
4. struct mycomp  
5. { //自定义比较函数，重载“（）”操作符  
6.     bool operator() (const int &a, const int &b)  
7.     {  
8.         if(a != b)  
9.             return a > b;  
10.         else  
11.             return a > b;  
12.     }  
13. };  
14. int main()  
15. {  
16.     set<int, mycomp> s; //采用比较函数mycomp  
17.     s.insert(5); //第一次插入5，可以插入  
18.     s.insert(1);  
19.     s.insert(6);  
20.     s.insert(3);  
21.     s.insert(5); //第二次插入5，重复元素，不会插入  
22.     set<int,mycomp>::iterator it;  
23.     for(it = s.begin(); it != s.end(); it++)  
24.         cout << *it << " ";  
25.     cout << endl;  
26.     return 0;  
27. }  
28. /* 
29. 运行结果：6 5 3 1   
30. */  

(2)如果元素是结构体，那么可以直接把比较函数写在结构体内。

1. #include  
2. #include  
3. #include  
4. using namespace std;  
5. struct Info  
6. {  
7.     string name;  
8.     double score;  
9.     bool operator < (const Info &a) const // 重载“<”操作符，自定义排序规则  
10.     {  
11.         //按score由大到小排序。如果要由小到大排序，使用“>”即可。  
12.         return a.score < score;  
13.     }  
14. };  
15. int main()  
16. {  
17.     set s;  
18.     Info info;  
19.   
20.     //插入三个元素  
21.     info.name = "Jack";  
22.     info.score = 80;  
23.     s.insert(info);  
24.     info.name = "Tom";  
25.     info.score = 99;  
26.     s.insert(info);  
27.     info.name = "Steaven";  
28.     info.score = 60;  
29.     s.insert(info);  
30.   
31.     set::iterator it;  
32.     for(it = s.begin(); it != s.end(); it++)  
33.         cout << (*it).name << " : " << (*it).score << endl;   
34.     return 0;  
35. }  
36. /* 
37. 运行结果： 
38. Tom : 99 
39. Jack : 80 
40. Steaven : 60 
41. */