C++集合容器set与multiset的详细用法与区别

C++集合容器 set与 multiset的详细用法与区别

在C++中，set和 multiset都是STL（标准模板库）提供的关联容器，常用于存储和管理一组有序的数据。它们的核心区别在于元素的唯一性。虽然二者都遵循红黑树的结构，使得数据可以自动排序并且查找、插入、删除的时间复杂度为 O(log n)，但它们在处理重复元素时有着不同的行为。

本文将详细介绍这两种容器的用法和它们的主要区别。

一、set容器

1. 概述

set是一个存储唯一元素的集合，其中的每个元素都是唯一的，且会自动按照指定的顺序（默认情况下是升序）排列。当插入元素时，set会自动去重，即如果插入的元素已存在于集合中，则不会再次插入。

2. 常用操作

• 插入元素：insert()函数用于插入元素。
• 查找元素：find()函数用于查找某个元素是否存在。
• 删除元素：erase()函数用于删除指定的元素。
• 遍历元素：可以使用迭代器来遍历 set容器中的元素。

3. 代码示例

#include <iostream>
#include <set>

int main() {
    std::set<int> s;
  
    // 插入元素
    s.insert(5);
    s.insert(1);
    s.insert(3);
    s.insert(5);  // 重复的元素不会插入
  
    // 遍历集合
    for (int num : s) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    // 查找元素
    if (s.find(3) != s.end()) {
        std::cout << "3 found in the set!" << std::endl;
    }

    // 删除元素
    s.erase(1);
  
    // 遍历删除后的集合
    for (int num : s) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

4. 输出结果

1 3 5
3 found in the set!
3 5

5. 总结

• set中的每个元素是唯一的，并且按照升序排列。
• 在插入时，如果元素已存在，插入操作不会成功。
• 适用于需要去重并且按顺序访问元素的场景。

二、multiset容器

1. 概述

multiset与 set类似，不同之处在于允许重复元素。也就是说，multiset可以包含多个相同的元素，这使得它适用于需要存储重复元素的场景。

2. 常用操作

• 插入元素：insert()函数用于插入元素，可以插入重复的元素。
• 查找元素：find()函数用于查找元素，但返回的是指向该元素的迭代器。
• 删除元素：erase()函数用于删除指定的元素，可以删除单个元素或所有匹配的元素。
• 遍历元素：可以使用迭代器来遍历 multiset容器中的元素。

3. 代码示例

#include <iostream>
#include <set>

int main() {
    std::multiset<int> ms;
  
    // 插入元素，包括重复元素
    ms.insert(5);
    ms.insert(1);
    ms.insert(3);
    ms.insert(5);  // 重复元素也会被插入
  
    // 遍历集合
    for (int num : ms) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    // 查找元素
    if (ms.find(3) != ms.end()) {
        std::cout << "3 found in the multiset!" << std::endl;
    }

    // 删除元素
    ms.erase(5);  // 删除所有值为5的元素
  
    // 遍历删除后的集合
    for (int num : ms) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

4. 输出结果

1 3 5 5
3 found in the multiset!
1 3

5. 总结

• multiset允许重复的元素存在。
• 插入重复元素时，multiset会保留每个元素的出现次数。
• 适用于需要存储重复元素并且按顺序访问的场景。

三、set与 multiset的区别

1. 元素唯一性：

• set中的每个元素是唯一的，插入重复的元素会被自动忽略。
• multiset允许重复元素，多个相同的元素可以同时存在。

2. 插入操作：

• set会自动去重，因此插入重复元素时不会进行插入。
• multiset允许多个相同的元素存在，所以重复插入相同元素不会被拒绝。

3. 适用场景：

• set：适用于需要去重的场景，例如存储唯一的ID，集合运算等。
• multiset：适用于需要统计元素出现次数的场景，例如频率统计、词频分析等。

四、实战应用场景

1. 统计单词出现频率：

   • 使用 multiset存储单词，可以轻松统计每个单词出现的次数，适用于文本分析、日志处理等场景。
   • 使用 set可以快速去重，避免重复存储相同元素。

2. 集合运算：

   • 如果需要快速判断两个集合是否有相同元素并去重，set是理想的选择。
   • multiset则可以在涉及频率统计时更加高效。

五、总结

• set和 multiset都是有序集合容器，提供了插入、查找、删除等基本操作。
• 主要区别在于元素的唯一性：set不允许重复元素，而 multiset允许重复元素。
• 根据实际需求选择合适的容器：当需要去重时使用 set，当需要存储重复元素并且按顺序访问时使用 multiset。