【STL】set容器（2336.无限集中的最小数字）

2336.无限集中的最小数字

题目要出无限集中最小的数字，所以可以使用set存数字（自动排序），一个biggest存当前出过的最小数字+1，初始为1。

入元素

插入的num大于biggest则不管，小于biggest则存入set。

出元素

若set不为空，则出set的头元素（set升序排列，头元素最小）；

若set为空，则出biggest，biggest++；

class SmallestInfiniteSet {
public:SmallestInfiniteSet() {}int popSmallest() {int sm = 0; if(s.size()==0){    sm = biggest;biggest++;}else{sm = *s.begin();s.erase(s.begin());}return sm;}void addBack(int num) {if(num>=biggest)return;else{s.insert(num);}}
private:int biggest = 1;set<int> s;
};/*** Your SmallestInfiniteSet object will be instantiated and called as such:* SmallestInfiniteSet* obj = new SmallestInfiniteSet();* int param_1 = obj->popSmallest();* obj->addBack(num);*/

std::set是一种关联容器，用于存储唯一且已排序的元素。

基于红黑树实现，因此插入、删除和查找操作的平均时间复杂度为O(log n)。

一、std::set的核心特性

1. 元素唯一性：不允许重复元素，插入重复值会被忽略。
2. 自动排序：元素默认按升序排列（可通过自定义比较器修改排序规则）。
3. 不可修改元素：集合中的元素是const的，不能直接修改（需先删除再插入新值）。

二、基本用法

1. 头文件与命名空间

#include <set>       // 包含set容器
using namespace std; // 或显式使用std::set

2. 定义与初始化

// 1. 定义空集合（默认升序）
set<int> s1;// 2. 初始化列表
set<int> s2 = {3, 1, 4, 1, 5}; // 自动去重并排序：{1, 3, 4, 5}// 3. 复制构造
set<int> s3(s2);// 4. 自定义排序（降序）
set<int, greater<int>> s4 = {3, 1, 4}; // {4, 3, 1}

三、常用操作

1. 插入元素insert

set<int> s;
s.insert(5);       // 插入单个元素
s.insert({2, 8});  // 插入初始化列表
s.insert(s.begin(), s.end()); // 插入另一个容器的区间

2. 删除元素erase

set<int> s = {1, 2, 3, 4};s.erase(3);               // 删除值为3的元素（返回删除个数）
s.erase(s.begin());       // 删除迭代器指向的元素
s.erase(s.find(2), s.end()); // 删除[find(2), end())区间的元素
s.clear();                // 清空所有元素

3. 查找元素find

set<int> s = {1, 2, 3, 4};// 1. 查找值为3的元素（返回迭代器）
auto it = s.find(3); 
if (it != s.end()) {cout << "找到元素：" << *it << endl;
}// 2. 统计值为3的元素个数（只能是0或1）
int count = s.count(3); // 结果为1

4. 迭代器遍历((r)begin/(r)end)

set<int> s = {1, 2, 3, 4};// 正向遍历（升序）
for (auto it = s.begin(); it != s.end(); ++it) {cout << *it << " "; // 输出：1 2 3 4
}// 反向遍历（降序）
for (auto it = s.rbegin(); it != s.rend(); ++it) {cout << *it << " "; // 输出：4 3 2 1
}

5. 边界操作：大于等于lower_bound/大于upper_bound/等于equal_range

set<int> s = {1, 3, 5, 7};auto left = s.lower_bound(2);  // 指向 3（第一个≥2的元素）
auto right = s.upper_bound(5); // 指向 7（第一个>5的元素）
auto range = s.equal_range(4); // null（指向等于4的元素）

6. 其他常用方法

set<int> s = {1, 2, 3};
s.size();       // 返回元素个数（3）
s.empty();      // 判断是否为空（false）
s.max_size();   // 返回最大可容纳元素数

四、自定义类型与比较器

std::set存储自定义类型时，需指定排序规则（通过重载operator<或自定义比较器）。

存储自定义结构体

#include <string>struct Person {string name;int age;
};// 自定义比较器（按年龄升序）
struct CompareAge {bool operator()(const Person& a, const Person& b) const {return a.age < b.age; // 年龄小的在前}
};// 定义使用自定义比较器的set
set<Person, CompareAge> people;// 插入元素
people.insert({"Alice", 25});
people.insert({"Bob", 20}); // 自动按年龄排序：Bob(20) → Alice(25)

五、std::set与std::unordered_set的区别

特性	std::set	std::unordered_set
底层实现	红黑树	哈希表
排序	自动排序	无序
查找效率	O(log n)	平均 O (1)，最坏 O (n)
适用场景	需要排序或范围查询	只需快速查找、插入删除

六、注意事项

1. std::set的元素是const的，不能直接修改（如*it = 5是错误的）。
2. 插入已存在的元素会被忽略，可通过insert的返回值判断是否插入成功：

   auto [it, inserted] = s.insert(3); 
   if (inserted) {cout << "插入成功" << endl;
   } else {cout << "元素已存在" << endl;
   }
   

3. 自定义比较器必须满足严格弱序（避免逻辑错误）。