计数低于 std::set 中给定值的元素

Question

我需要找出std::set 中有多少元素低于给定元素。

我认为正确的函数是std::lower_bound，它返回一个迭代器到第一个大于或等于给定元素的元素..所以这个迭代器的索引就是我要找的.. .但我无法从迭代器中找到索引：

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <set>

int main()
{
    std::set<int> mySet;
    mySet.insert( 1 );
    mySet.insert( 2 );
    mySet.insert( 3 );
    mySet.insert( 4 );

    std::set<int>::const_iterator found = std::lower_bound( mySet.begin(), mySet.end(), 2 );

    if ( found != mySet.end() )
        std::cout << "Value 2 was found at position " << ( found - mySet.begin() ) << std::endl;
else
        std::cout << "Value 2 was not found" << std::endl;
}

这不会编译：

16:63: error: no match for 'operator-' (operand types are 'std::set<int>::const_iterator {aka std::_Rb_tree_const_iterator<int>}' and 'std::set<int>::iterator {aka std::_Rb_tree_const_iterator<int>}')
16:63: note: candidates are:
In file included from /usr/include/c++/4.9/vector:65:0,
                 from /usr/include/c++/4.9/bits/random.h:34,
                 from /usr/include/c++/4.9/random:49,
                 from /usr/include/c++/4.9/bits/stl_algo.h:66,
                 from /usr/include/c++/4.9/algorithm:62,
                 from 3:

使用 std::vector 代替 std::set 可以工作perfectly。

看起来 operator- 对 std::set::iterator 无效。为什么？ 那么，你怎么能轻松地（不调用std::previous 或std::next 直到达到界限......这不会有效）找到给定迭代器在容器中的位置？如果不能，那么我可以使用什么替代方法来查找给定元素的索引...？

Answer 1

进行下限搜索的正确方法是使用std::set's own lower_bound function，它是专门为使用这种排序的、关联的、非随机访问的容器而设计的。

所以，不要这样：

std::lower_bound( mySet.begin(), mySet.end(), 2 );

使用这个：

mySet.lower_bound(2);

这是容器大小的对数，比a std::count_if approach好很多（它不知道比较器的排序，因此必须访问所有节点，因此是线性的）。

但是，您还必须从开始到下限使用std::distance，这不仅是线性的，而且在实践中也必然“慢”（由于非随机访问）。

Nathan's solution 似乎是最佳选择，因为您不想简单地找到下限，而是找到它与容器“开始”的距离。

Answer 2

看起来 operator- 对 std::set::iterator 无效。为什么？

事实上，std::set::iterator::operator-() 的实现不可能以恒定的复杂性存在，因为这些元素在内存中并不连续。

---

那么，你怎样才能轻松地（在达到 bound 之前不调用 std::previous 或 std::next ......这不会有效）找到给定迭代器在容器中的位置？

你不能，std::set::iterator 不是RandomAccessIterator。请参阅std::distance() 文档：

复杂性

线性。

---

如果你不能，那么我可以使用什么替代方法来查找给定元素的索引...？

我建议在不必计算迭代器距离的情况下计算您的元素：std::count_if() 可以帮助我们：

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <set>

int main()
{
    std::set<int> mySet;
    mySet.insert( 1 );
    mySet.insert( 2 );
    mySet.insert( 3 );
    mySet.insert( 4 );

    const std::size_t lower_than_three = std::count_if(
         std::begin(mySet)
        , std::end(mySet)
        , [](int elem){ return elem < 3; } );
    std::cout << lower_than_three << std::endl;    
}

Demo

Answer 3

由于std::set::iterator 是BidirectionalIterator，除非我们使用减量运算符，否则我们不能从中减去。不过，我们可以做的只是遍历集合并计算迭代次数，直到达到比我们正在寻找的更大的数字。

std::set<int> mySet;
// fill values
int counter = 0;
for (auto it = mySet.begin(), *it < some_value && it != mySet.end(); ++it)
{
    if (e < some_value)
        counter++;
}

这是最糟糕的mySet.size() 迭代，它在处理双向迭代器时尽可能快。

还要注意std::lower_bound 没有 O(log N) 复杂度，因为我们没有使用RandomAccessIterator。当使用非 RandomAccessIterator 时，它具有线性复杂度。

Answer 4

您可以使用以下代码：

#include <algorithm>
#include <set>
#include <iostream>

int main()
{
    std::set<int> mySet;
    mySet.insert( 1 );
    mySet.insert( 2 );
    mySet.insert( 3 );
    mySet.insert( 4 );

    std::set<int>::const_iterator found = std::lower_bound( mySet.begin(), mySet.end(), 2 );
    std::size_t dist = std::distance(found, mySet.end());
    std::cout << "Number of lower bound elements: " << dist << std::endl;
}

Answer 5

扩展所有现有答案 - 您可以随时编写自己的 operator-。

template<class T, class = typename 
    std::enable_if<
    std::is_same<
    typename T::iterator_category,
    std::bidirectional_iterator_tag
>::value>::type>
typename std::iterator_traits<T>::difference_type operator-(const T& a, const T& b)
{
    return std::distance(b, a);
}