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C++ set容器特点 自动排序去重功能

P粉602998670

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发布时间:2025-08-28 13:49:01

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来源于php中文网

原创

C++ set容器的核心优势是自动排序与元素唯一性,基于红黑树实现,插入、删除、查找时间复杂度为O(log n);通过指定比较器可自定义排序规则;与unordered_set相比,set有序但速度较慢,后者基于哈希表,平均O(1)操作但无序;适用于去重、唯一ID管理、查找表、索引构建及集合运算等场景。

c++ set容器特点 自动排序去重功能

C++

set
容器的核心优势在于它能自动对元素进行排序,并且保证容器内元素的唯一性,也就是去重。这在很多场景下都非常有用,省去了手动排序和去重的麻烦。

解决方案

set
容器基于红黑树实现,这使得它在插入、删除和查找操作上都能保持较高的效率,通常是 O(log n) 的时间复杂度。

使用

set
非常简单。首先,你需要包含头文件
。然后,你可以创建一个
set
对象,并指定存储的数据类型。例如,
std::set mySet;
创建了一个存储整数的
set

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

插入元素使用

insert()
方法。例如,
mySet.insert(10);
会将整数 10 插入到
mySet
中。如果
set
中已经存在相同的元素,
insert()
方法不会执行任何操作,保证了元素的唯一性。

遍历

set
可以使用迭代器。例如:

#include 
#include 

int main() {
  std::set mySet;
  mySet.insert(30);
  mySet.insert(10);
  mySet.insert(20);
  mySet.insert(10); // 重复插入,不会生效

  for (auto it = mySet.begin(); it != mySet.end(); ++it) {
    std::cout << *it << " "; // 输出:10 20 30
  }
  std::cout << std::endl;

  return 0;
}

可以看到,

set
自动将元素排序并去重了。

set
的排序机制是怎样的?如何自定义排序规则?

默认情况下,

set
使用
<
运算符进行排序。但如果你需要自定义排序规则,比如按照元素的绝对值大小排序,或者对自定义类型进行排序,你可以使用函数对象(functor)或 lambda 表达式。

例如,使用函数对象:

#include 
#include 
#include 

struct AbsCompare {
  bool operator()(int a, int b) const {
    return std::abs(a) < std::abs(b);
  }
};

int main() {
  std::set mySet;
  mySet.insert(-10);
  mySet.insert(5);
  mySet.insert(-5);
  mySet.insert(10);

  for (auto it = mySet.begin(); it != mySet.end(); ++it) {
    std::cout << *it << " "; // 输出:5 -5 -10 10
  }
  std::cout << std::endl;

  return 0;
}

或者使用 lambda 表达式:

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下载
#include 
#include 
#include 

int main() {
  auto absCompare = [](int a, int b) { return std::abs(a) < std::abs(b); };
  std::set mySet(absCompare); // 需要传入比较器实例
  mySet.insert(-10);
  mySet.insert(5);
  mySet.insert(-5);
  mySet.insert(10);

  for (auto it = mySet.begin(); it != mySet.end(); ++it) {
    std::cout << *it << " "; // 输出:5 -5 -10 10
  }
  std::cout << std::endl;

  return 0;
}

注意,使用 lambda 表达式时,需要使用

decltype
来推导 lambda 表达式的类型,并且在创建
set
对象时,需要传入一个 lambda 表达式的实例。这稍微麻烦一些,但 lambda 表达式在很多情况下更加简洁方便。

set
unordered_set
区别是什么?应该如何选择?

set
unordered_set
都是 C++ 标准库中的容器,用于存储唯一元素。它们的主要区别在于底层实现和性能特点。

set
基于红黑树实现,元素是有序的。
unordered_set
基于哈希表实现,元素是无序的。

由于红黑树的特性,

set
在插入、删除和查找操作上具有 O(log n) 的时间复杂度,并且元素是有序的,可以方便地进行范围查找。但哈希表的平均时间复杂度为 O(1),因此
unordered_set
在插入、删除和查找操作上通常比
set
更快。

选择哪个容器取决于你的具体需求。如果需要保持元素的有序性,或者需要进行范围查找,那么

set
是一个更好的选择。如果不需要保持元素的有序性,并且对性能要求较高,那么
unordered_set
可能更适合。

另外,

unordered_set
对存储的元素类型有额外的要求,需要提供一个哈希函数和一个相等比较函数。对于内置类型,这些函数通常已经定义好了。但对于自定义类型,你需要自己实现这些函数。

set
在实际开发中有哪些应用场景?

set
在实际开发中有很多应用场景,例如:

  • 数据去重: 当你需要从一个数据集中去除重复元素时,可以使用
    set
  • 维护唯一 ID 集合: 例如,在游戏中,可以使用
    set
    来维护所有在线玩家的 ID 集合,确保每个玩家只有一个 ID。
  • 实现高效的查找表: 当你需要快速查找某个元素是否存在于一个集合中时,可以使用
    set
  • 构建索引: 可以使用
    set
    来构建索引,加速数据的查找过程。
  • 集合运算:
    set
    可以方便地进行集合运算,例如求并集、交集和差集。

总的来说,

set
是一个非常实用的容器,在很多场景下都能发挥重要作用。理解
set
的特点和使用方法,可以帮助你编写更高效、更简洁的代码。

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