7.8. Выполнение для последовательностей операций над множествами

7.8. Выполнение для последовательностей операций над множествами

Проблема

Имеются последовательности, которые требуется реорганизовать с помощью операций над множествами, таких как объединение (union), различие (difference) или пересечение (intersection).

Решение

Для этой цели используйте специальные функции стандартной библиотеки. set_union, set_difference и set_intersection. Каждая из них выполняет соответствующую операцию над множеством и помещает результат в выходной диапазон. Их использование показано в примере 7.8.

Пример 7.8. Использование операций над множествами

#include <iostream>

#include <algorithm>

#include <string>

#include <set>

#include <iterator>

#include "utils.h" // Для printContainer(): см. 7.10

using namespace std;

int main() {

 cout << "Введите несколько строк: ";

 istream_iterator<string> start(cin);

 istream_iterator<string> end;

 set<string> s1(start, end);

 cin.clear();

 cout << "Введите еще несколько строк: ";

 set<string> s2(++start, end);

 set<string> setUnion;

 set<string> setInter;

 set<string> setDiff;

 set_union(s1.begin(), s1.end(), s2.begin(), s2.end(),

  inserter(setUnion, setUnion.begin()));

 set_difference(s1.begin(), s1.end(), s2.begin(), s2.end(),

  inserter(setDiff, setDiff.begin()));

 set_intersection(s1.begin(), s1.end(), s2.begin(), s2.end(),

  inserter(setInter,setInter.begin()));

 cout << "Объединение: ";

 printContainer(setUnion);

 cout << "Различие: ";

 printContainer(setDiff);

 cout << "Пересечение: ";

 printContainer(setInter);

}

Вывод этой программы выглядит примерно так (printContainer просто печатает содержимое контейнера).

Введите несколько строк: a b c d

^Z

Введите еще несколько строк: d е f g

^Z

Объединение: a b с d e f g

Различие: a b c

Пересечение: d

Обсуждение

Операции с множествами в стандартной библиотеке выглядят и работают сходным образом. Каждая принимает два диапазона, выполняет свою операцию с ними и помешает результаты в выходной итератор. Вы должны убедиться, что для выходной последовательности имеется достаточно места, или использовать inserter или back_inserter (как использовать back_inserter, рассказывается в рецепте 7.5).

Объявление set_union выглядит вот так.

Out set_union(In first1, In last1, In first2, In last2, Out result);

Объявления set_difference, set_intersection и set_symmetric_difference выглядят точно так же.

Чтобы использовать эти функции, сделайте так, как показано в примере 7.8. Например, чтобы найти пересечение двух множеств, вызовите set_intersection вот так.

set_intersection(s1.begin(), s1.end(), s2.begin(), s2.end(),

 inserter(setInter, setInter.begin()));

Последний аргумент set_intersection требует некоторых пояснений, inserter — это шаблон функции, определенный в <iterator>, который принимает контейнер и итератор и возвращает выходной итератор, который при записи в него значения вызывает для первого аргумента inserter метод insert. При его использовании для последовательного контейнера он вставляет значения перед iterator, переданным в качестве второго аргумента. При его использовании для ассоциативного контейнера, как это делается в показанном выше фрагменте кода, этот итератор игнорируется, и элементы вставляются в соответствии с критерием сортировки контейнера.

set — это удобный пример для наших целей, но операции над множествами работают для любых последовательностей, а не только для set. Например, операции над множествами можно выполнить для list:

list<string> lst1, lst2, lst3;

// Заполняем их данными

lst1.sort(); // Элементы должны быть отсортированы

lst2.sort();

set_symmetric_difference(lst1 begin(), lst1.end(),

lst2.begin(), lst2.end(), back_inserter(lst3));

Однако так как list хранит данные в неотсортированном виде, его вначале требуется отсортировать иначе результаты операций над множествами будут неверными. Также обратите внимание, что в этом примере вместо inserter используется back_inserter. back_inserter работает аналогично inserter, за исключением того, что для добавления элементов в контейнер он использует push_back. Вы не обязаны действовать точно так же. Например, можно изменить размер выходного контейнера так, чтобы он стал достаточно большим

lst3.resize(lst1.size() + lst2.size()),

set_symmetric_difference(lst1.begin(), lst1.end(),

 lst2.begin(), lst2.end(), lst3.begin());

Если выходная последовательность будет достаточно большой, то можно просто передать итератор, указывающий на первый элемент последовательности, используя begin.

Если вы не знаете, что такое set_symmetric_difference, я вам расскажу. Это объединение разностей двух множеств, определенных в прямом и обратном порядке. Это значит, что если а и b — это множества, то симметричная разность — это а - b b - а. Другими словами, симметричная разность — это множество всех элементов, которые присутствуют в одном из множеств, но отсутствуют в другом.

Есть еще один момент, который следует знать при работе с операциями над множествами. Так как последовательности не обязаны быть уникальными, можно получить «множество» с повторяющимися значениями. Конечно, строго математически множество не может содержать повторяющиеся значения, так что этот момент может быть не очевиден, Рассмотрим, как будет выглядеть вывод примера 7.8, если вместо set использовать list (при запуске примера 7.8 можно вводить повторяющиеся значения, но они не будут добавлены в set, так как set::insert не выполняется для элементов, которые уже присутствуют в set).

Введите несколько строк: a a a b с с

^Z

Введите еще несколько строк: a a b b с

^Z

Объединение a a a b b с с

Различие: a c

Пересечение: a a b с

Здесь операции над множествами перебирают обе последовательности и сравнивают соответствующие значения, определяя, что следует поместить в выходную последовательность.

Наконец, операции над множествами в их оригинальном виде (использующие для сравнения элементов operator<) могут не работать так, как вам требуется, если последовательности содержат указатели. Чтобы обойти эту проблему, напишите функтор, который сравнивает объекты указателей, как в рецепте 7.4.

Смотри также

Рецепт 7.4.