STL源码剖析 set相关算法

  •  STL 一共提供了四种与set (集合)相关的算法,分别是并集(union)、交集(intersection) > 差集 (difference)、对称差集 (symmetricdifference
  • 所谓set,可细分为数学上的定义和STL的定义两种,数学上的set允许元素重复而未经排序,例 如 { 1,1,4,6,3} , ST L 的定义(也就是set 容器,见 5.3节) 则要求元素不得重复,并且经过排序,例如 {1,3,4,6} 。本节的四个算法所接受的set,必须是有序区间(sorted range), 元素值得重复出现。换句话说,它们可以接受 STL的 set /multiset容器作为输入区间
  • SGI STL 另外提供有 hash_set / hash_m ultiset 两种容器,以 hashtable为底层机制(见5.8节、5.10节 ),其内的元素并未呈现排序状态,所以虽然名称之中也有set字样,却不可以应用于本节的四个算法
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <iterator>
#include <set>template<class T>
struct display{void operator()(const T&x){std::cout << x << ' ';}
};
int main(int argc,char* argv[]) {int ia1[] = {1,3,5,7,9,11};int ia2[] = {1,1,2,3,5,8,13};std::multiset<int>S1(ia1,ia1+6);std::multiset<int>S2(ia2,ia2+7);std::for_each(S1.begin(),S1.end(),display<int>{});std::cout << "\n";std::for_each(S2.begin(),S2.end(),display<int>{});std::cout << "\n";std::multiset<int>::iterator first1 = S1.begin();std::multiset<int>::iterator last1 = S1.end();std::multiset<int>::iterator first2 = S2.begin();std::multiset<int>::iterator last2 = S2.end();std::cout << "Union of S1 and S2: ";std::set_union(first1,last1,first2,last2,std::ostream_iterator<int>(std::cout," "));std::cout << "\n";first1 = S1.begin();first2 = S2.begin();std::cout << "Intersection of S1 and S2: ";std::set_intersection(first1,last1,first2,last2,std::ostream_iterator<int>(std::cout," "));std::cout << "\n";first1 = S1.begin();first2 = S2.begin();std::cout << "Difference of S1 and S2(S1 - S2): ";std::set_difference(first1,last1,first2,last2,std::ostream_iterator<int>(std::cout," "));std::cout << "\n";first1 = S1.begin();first2 = S2.begin();std::cout << "Symmetric difference of S1 and S2: ";std::set_symmetric_difference(first1,last1,first2,last2,std::ostream_iterator<int>(std::cout," "));std::cout << "\n";return 0;
}

6.5.1 set_ union

  • 算 法 set_union可 构 造 S1和S2之并集。也就是说,它能构造出集合SI U S2,此集合内含S1 或 S2内的每一个元素。S1、S2及其并集都是以排序区间表示。返回值为一个迭代器,指向输出区间的尾端
  • 由 于 S1和 S 2 内的每个元素都不需唯一,因此,如果某个值在S1 出 现 n 次,在 S2出 现 m 次,那么该值在输出区间中会出现max(m,n)次,其中n 个来自 s1, 其余来自S2; 在 STL set 容器内,m<=1 且 n<=1
  •  set_union是一种稳定(stable) 操作,意思是输入区间内的每个元素的相对 顺序都不会改变。set_union有两个版本,差别在于如何定义某个元素小于另一 个元素。第一版本使用operator<进行比较,第二版本采用仿函数comp进行比较。
// 并集,求存在于[first1, last1)或存在于[first2, last2)的所有元素
// 注意,set是一种sorted range<>这是以下算法的前提
// 版本一
template<class InputIterator1,class InputIterator2,class OutputIterator>
OutputIterator set_union(InputIterator1 first1,InputIterator1 last1,InputIterator2 first2,InputIterator2 last2,OutputIterator result){// 当两个区间都尚未到达尾端时,执行以下操作…while (first1 != last1 && first2 != last2){// 在两区间内分别移动迭代器。首先将元素值较小者(假设为A 区)记录于目标区,// 然后移动A 区迭代器使之前进;同时间之另一个区迭代器不动。然后进行新一次// 的比大小、记录小值、迭代器移动…直到两区中有一区到达尾端。如果元素相等,// 取 S1者记录于目标区,并同时移动两个迭代器if (*first1 < *first2){*result = *first1;++first1;} else if (*first2 < *first1){*result = *first2;++first2;} else{//*first2 == *first1*result = *first1;++first1;++first2;}++result;// 只要两区之中有一区到达尾端,就结束上述的while循环// 以下将尚未到达尾端的区间的所有剩余元素拷贝到目的端// 此刻的 [first1, last1)和 [first2 , last2)之中有一个是空白区间return std::copy(first1,first2,std::copy(first2,first2,result));}
}

 6.5.2 set_intersection

  • 算 法 set_intersection可 构 造 SI、S 2 之交集。也就是说,它能构造出集 合 SI∩S2,此集合内同时出现于S 1 和 S 2 内的每一个元素。SI. S2及其交集都是以排序区间表示。返回值为一个迭代器,指向输出区间的尾端。
  • 由 于 S1和 S 2 内的每个元素都不需唯一,因此,如果某个值在S1出 现 n 次,在 S2出 现 m 次,那么该值在输出区间中会出现min(m,n)次,并且全部来自 S1.在 STL set 容器内,m < 1 且 n < 1
  • set_inter section是一种稳定(stable)操作,意思是输出区间内的每个元素的相对顺序都和S1内的相对顺序相同。它有两个版本,差别在于如何定义某个元素小于另一个元素.第一版本使用operator进行比较,第二版本采用仿函数comp 进行比较。
// 并集,求存在于[first1, last1)且存在于[first2, last2)的所有元素
// 注意,set是一种sorted range 这是以下算法的前提
// 版本一
template<class InputIterator1,class InputIterator2,class OutputIterator>
OutputIterator set_union(InputIterator1 first1,InputIterator1 last1,InputIterator2 first2,InputIterator2 last2,OutputIterator result){// 当两个区间都尚未到达尾端时,执行以下操作…while (first1 != last1 && first2 != last2){//在两区间内分别移动迭代器,直到遇有元素值相同,暂停,将该值记录于目标区,//再继续移动迭代器… 直到两区之中有一区到达尾端if (*first1 < *first2){++first1;} else if (*first2 < *first1){++first2;} else{//*first2 == *first1*result = *first1;++first1;++first2;++result;}return result;}
}

 6.5.3 set_difference

  • 算 法 set_difference可构造SI> S 2 之差集。也就是说,它能构造出集合 S1 - S2,此集合内含“出现于S 1 但不出现于S2” 的每一个元素。SI. S2及其交集都是以排序区间表示。返回值为一个迭代器,指向输出区间的尾端。
  • 由于S1和 S 2 内的每个元素都不需唯一,因此如果某个值在S1 出现n 次, 在 S2出现m 次,那么该值在输出区间中会出现max(n-m,0)次,并且全部来自S1 . 在 STL set 容器内,m < 1 且 n < 1.
  • set_difference 是一种稳定(stable)操作,意思是输出区间内的每个元素 的相对顺序都和S1内的相对顺序相同。它有两个版本,差别在于如何定义某个元素小于另一个元素。第一版本使用operator进行比较,第二版本采用仿函数comp进行比较。
// 差集,求存在于[first1, last1)且不存在于[first2, last2)的所有元素
// 注意,set是一种sorted range 这是以下算法的前提
// 版本一
template<class InputIterator1,class InputIterator2,class OutputIterator>
OutputIterator set_union(InputIterator1 first1,InputIterator1 last1,InputIterator2 first2,InputIterator2 last2,OutputIterator result){// 当两个区间都尚未到达尾端时,执行以下操作…while (first1 != last1 && first2 != last2){// 在两区间内分别移动迭代器。当第一区间的元素等于第二区间的元素(表示此值// 同时存在于两区间),就让两区间同时前进;当第一区间的元素大于第二区间的元素,// 就让第二区间前进;有了这两种处理,就保证当第一区间的元素小于第二区间的// 元素时,第一区间的元素只存在于第一区间中,不存在于第二区间,于是将它// 记录于目标区if (*first1 < *first2){*result = *first1;++first1;++result;} else if (*first2 < *first1){++first2;} else{//*first2 == *first1++first1;++first2;}return std::copy(first1,last1,result);}
}

 6.5.4 set_ symmetric_difference

  • 算 法 set_symmetric_difference可构造 SI.S2之对称差集。也就是说, 它能构造出集合 (S1-S2) U (S2-S1), 此集合内含"出现于S1但不出现于S2"以及《出现于S2但不出现于S1"的每一个元素。SI、S2及其交集都是以排序区间表示。返回值为一个迭代器,指向输出区间的尾端.
  • 由于 S1和 S 2 内的每个元素都不需唯一,因此如果某个值在S1出现 n 次, 在 S2 出 现 m 次 ,那么该值在输出区间中会出现ln-m|次 。如 果 n > m , 输出 区间内的最后n - m 个 元素将由S 1 复制而来,如 果 n < m 则输出区间内的最后 m - n 个元素将由S 2 复制而来。在 STL s e t 容器内,m < 1 且 n < 1。 
  • set_ symmetric_difference是 一 种 稳 定 (stable) 操 作 ,意思是输入区间 内的元素相对顺序不会被改变。它有两个版本,差别在于如何定义某个元素小于另一个元素。第一版本使用 operator< 进行比较,第二版本采用仿函数 comp
// 对称差集,求存在于[first1, last1)且不存在于[first2, last2)的所有元素
// 以及存在于[first2, last2)且不存在于[first1, last1)的所有元素
// 注意,上述定义只有在“元素值独一无二”的情况下才成立.如果将set 一般化,
// 允许出现重复元素,那么 set-symmetric-difference的定义应该是:
// 如果某值在[first1 last1) 出现n次,在 [first2 last2)出现m 次,
// 那么它在result range中应该出现abs (n-m)次
// 注意,set是一种sorted range 这是以下算法的前提
// 版本一
template<class InputIterator1,class InputIterator2,class OutputIterator>
OutputIterator set_union(InputIterator1 first1,InputIterator1 last1,InputIterator2 first2,InputIterator2 last2,OutputIterator result){// 当两个区间都尚未到达尾端时,执行以下操作…while (first1 != last1 && first2 != last2){// 在两区间内分别移动迭代器。当两区间内的元素相等,就让两区同时前进;// 当两区间内的元素不等,就记录较小值于目标区,并令较小值所在区间前进if (*first1 < *first2){*result = *first1;++first1;++result;} else if (*first2 < *first1){*result = *first2;++first2;++result;} else{//*first2 == *first1++first1;++first2;}return std::copy(first1,last1,std::copy(first2,last2,result));}

 

 

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