C++ 集合 std::set 教程

std::set 是 C++ 标准库中的关联容器之一，它存储一组唯一且有序的元素。默认情况下，std::set 中的元素是按照升序排列的（使用 < 运算符比较），但也可以通过自定义比较函数来改变排序规则。

📚 一、头文件

要使用 std::set，需要包含以下头文件：

#include <set>

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🧱 二、基本特性

• 唯一性：集合中不允许重复元素。
• 有序性：内部使用红黑树实现，默认按升序排列。
• 插入/查找时间复杂度：O(log n)。
• 不支持直接访问元素的位置（因为 set 是基于树结构而非连续内存）。

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✅ 三、常用操作

1. 声明和初始化

#include <iostream>
#include <set>

int main() {
    std::set<int> s; // 默认升序 set
    s.insert(5);
    s.insert(3);
    s.insert(7);
    s.insert(3); // 不会插入重复值

    for (int x : s) {
        std::cout << x << " "; // 输出：3 5 7
    }
}

2. 插入元素：insert()

s.insert(10);

返回值是一个 pair<iterator, bool>，表示是否插入成功。

3. 删除元素：erase()

s.erase(5); // 删除值为 5 的元素

或者根据迭代器删除：

auto it = s.find(3);
if (it != s.end()) {
    s.erase(it);
}

4. 查找元素：find()

auto it = s.find(7);
if (it != s.end()) {
    std::cout << "找到元素：" << *it << std::endl;
} else {
    std::cout << "未找到元素" << std::endl;
}

5. 判断是否存在：count()

if (s.count(3)) {
    std::cout << "3 存在于集合中" << std::endl;
}

由于 set 中元素唯一，返回值只能是 0 或 1。

6. 获取大小和判断是否为空

std::cout << "集合大小：" << s.size() << std::endl;
if (s.empty()) {
    std::cout << "集合为空" << std::endl;
}

7. 清空集合

s.clear();

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🔁 四、迭代器操作

for (auto it = s.begin(); it != s.end(); ++it) {
    std::cout << *it << " ";
}

或使用反向迭代器：

for (auto it = s.rbegin(); it != s.rend(); ++it) {
    std::cout << *it << " ";
}

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🎯 五、自定义排序规则

你可以提供一个比较函数对象来自定义排序方式：

struct cmp {
    bool operator()(int a, int b) const {
        return a > b; // 降序排列
    }
};

std::set<int, cmp> s;
s.insert(5);
s.insert(3);
s.insert(7);

for (int x : s) {
    std::cout << x << " "; // 输出：7 5 3
}

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🧩 六、示例代码：综合应用

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

int main() {
    set<int> numbers;

    // 插入数据
    numbers.insert({1, 3, 2, 5, 4});
    
    // 遍历输出
    cout << "集合内容：";
    for (int num : numbers) {
        cout << num << " ";
    }
    cout << endl;

    // 查找
    auto it = numbers.find(3);
    if (it != numbers.end()) {
        cout << "找到元素: " << *it << endl;
    }

    // 删除
    numbers.erase(5);
    
    // 检查是否存在
    if (!numbers.count(5)) {
        cout << "5 已被删除" << endl;
    }

    // 清空集合
    numbers.clear();

    return 0;
}

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📌 七、std::multiset 简介

如果你允许集合中存在重复元素，可以使用 std::multiset：

std::multiset<int> ms;
ms.insert(3);
ms.insert(3);
ms.insert(1);

// 结果：1, 3, 3

其他用法与 set 类似。

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🧠 八、应用场景

• 去重并排序的数据集
• 快速查找是否存在某元素
• 构建索引结构
• 实现字典、频率统计等

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✅ 九、总结

操作	方法
插入	insert()
删除	erase()
查找	find()
是否存在	count()
大小	size()
是否为空	empty()
清空	clear()
自定义排序	提供比较函数

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📘 十、相关类型

容器类型	特点
std::set<T>	唯一、有序
std::multiset<T>	可重复、有序
std::unordered_set<T>	唯一、无序（哈希表实现）
std::unordered_multiset<T>	可重复、无序

C++ set 教程（通俗易懂，0基础）

一、什么是 set？

在 C++ 中，set 是一种集合容器，属于 STL（Standard Template Library，标准模板库）的一部分。它用于存储一组唯一的元素（没有重复值），并且这些元素会自动排序。

简单来说：

• set 中的元素是唯一的，不能重复。
• set 中的元素默认按升序排列（从小到大）。

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二、如何使用 set？

1. 引入头文件

#include <iostream>
#include <set>   // 使用 set 必须包含这个头文件
using namespace std;  // 避免每次都要写 std::

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三、定义一个 set

set<int> s;  // 定义一个整型的集合

也可以定义其他类型的集合：

set<string> names;  // 字符串集合
set<double> scores; // 双精度浮点数集合

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四、常用操作

1. 插入元素 —— insert()

s.insert(5);   // 向集合中插入数字 5
s.insert(3);
s.insert(5);   // 重复插入不会生效，因为 set 不允许重复元素

此时集合中的元素是：3, 5

2. 删除元素 —— erase()

s.erase(3);  // 删除元素 3

3. 查找元素 —— find()

if (s.find(5) != s.end()) {
    cout << "找到了 5" << endl;
} else {
    cout << "没找到 5" << endl;
}

• find() 返回的是一个迭代器（可以理解为指向元素的指针）
• 如果没找到，返回 s.end()（表示最后一个元素之后的位置）

4. 遍历集合 —— 使用迭代器

for (auto it = s.begin(); it != s.end(); ++it) {
    cout << *it << " ";  // 输出每个元素
}
cout << endl;

或者更简单的写法（C++11以上）：

for (int x : s) {
    cout << x << " ";
}
cout << endl;

5. 判断是否为空 —— empty()

if (s.empty()) {
    cout << "集合是空的" << endl;
}

6. 获取集合大小 —— size()

cout << "集合中有 " << s.size() << " 个元素" << endl;

7. 清空集合 —— clear()

s.clear();  // 清空所有元素

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五、完整示例代码

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

int main() {
    set<int> s;

    // 插入元素
    s.insert(10);
    s.insert(5);
    s.insert(8);
    s.insert(5);  // 重复插入无效

    // 遍历输出
    cout << "集合中的元素：";
    for (int x : s) {
        cout << x << " ";
    }
    cout << endl;

    // 查找元素
    if (s.find(8) != s.end()) {
        cout << "找到了 8" << endl;
    }

    // 删除元素
    s.erase(5);

    // 再次遍历
    cout << "删除后集合中的元素：";
    for (int x : s) {
        cout << x << " ";
    }
    cout << endl;

    // 其他操作
    cout << "集合大小：" << s.size() << endl;
    cout << "是否为空：" << (s.empty() ? "是" : "否") << endl;

    return 0;
}

输出结果：

集合中的元素：5 8 10 
找到了 8
删除后集合中的元素：8 10 
集合大小：2
是否为空：否

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六、小结

操作	方法
插入元素	insert()
删除元素	erase()
查找元素	find()
遍历元素	迭代器或范围 for 循环
判断空	empty()
获取大小	size()
清空集合	clear()

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七、进阶知识（可选）

1. 降序排列的 set

默认是升序排列，可以通过指定比较函数来改变顺序：

set<int, greater<int>> s;  // 从大到小排序

2. 自定义类型放入 set

比如你想把结构体或类对象放到 set 中，需要自己提供比较方式（重载 < 运算符或自定义比较函数）。

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八、练习题（建议动手试试）

1. 创建一个字符串集合，添加几个名字（如 "Tom", "Jerry", "Alice"），然后输出所有内容。
2. 输入一个数组，将其中的元素插入到 set 中，输出去重并排序后的结果。
3. 编写程序判断用户输入的数字是否已经存在于集合中。

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如果你还有任何疑问，欢迎继续提问！😊