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c++中如何使用set_union_c++合并两个有序集合的方法【实例】

尼克

尼克

发布时间:2026-01-19 16:39:38

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来源于php中文网

原创

std::set_union 是 中的泛型算法,用于合并两个已排序区间,要求输入升序、输出预留空间或使用插入迭代器,时间复杂度 O(m+n),返回尾后迭代器以确定实际结果长度。

c++中如何使用set_union_c++合并两个有序集合的方法【实例】

标准库没有 set_union_c++ 这个函数,你实际想用的是 std::set_union —— 它是 中的泛型算法,用于合并两个**已排序的区间**(不一定是 std::set),结果写入目标容器,且保持有序、去重(类似数学并集)。

std::set_union 的基本用法和参数要求

它不操作 std::set 对象本身,而是接受两个左闭右开的迭代器范围(如 vec1.begin(), vec1.end()),要求输入范围**升序排列**,输出目标也需有足够空间或使用插入迭代器。

  • 头文件必须包含 (如果用 std::back_inserter
  • 两个输入序列必须已排序,否则行为未定义(常见表现:结果重复、漏元素、甚至崩溃)
  • 输出容器不会自动扩容;若用普通迭代器(如 out.begin()),需提前预留空间(resizereserveresize
  • 支持自定义比较器,例如降序合并需传入 std::greater{}
std::vector a = {1, 2, 4, 5};
std::vector b = {2, 3, 5, 6};
std::vector out;
out.resize(a.size() + b.size()); // 预留最坏情况空间
auto it = std::set_union(a.begin(), a.end(),
                         b.begin(), b.end(),
                         out.begin());
out.resize(it - out.begin()); // 调整为实际大小
// out 现在是 {1, 2, 3, 4, 5, 6}

合并 std::set 时的常见错误写法

直接把 std::setbegin()/end() 传给 std::set_union 没问题(因为 std::set 迭代器天然有序),但输出不能直接写回原 std::set —— 它不支持随机访问迭代器,也不能用 begin() 作为输出起点。

  • ❌ 错误:std::set_union(s1.begin(), s1.end(), s2.begin(), s2.end(), s1.begin()) —— s1.begin() 是 const 迭代器,且 std::set 不支持赋值式写入
  • ✅ 正确做法:输出到 std::vectorstd::deque,再用该结果构造新 std::set,或用 std::inserter
std::set s1 = {1, 2, 4};
std::set s2 = {2, 3, 5};
std::set result;
std::set_union(s1.begin(), s1.end(),
                s2.begin(), s2.end(),
                std::inserter(result, result.end()));

性能与底层逻辑:为什么不是“集合合并”而是“有序区间合并”

std::set_union 时间复杂度是 O(m + n),本质是双指针归并:逐个比较两序列首元素,取较小者推进,相等只取一次。它不关心数据结构,只依赖“已排序”这一前提。

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  • std::vector 排好序后调用,比反复插入 std::set 快得多(后者是 O((m+n) log(m+n))
  • 若原始数据来自 std::set,且你只需要并集结果(不要求仍是 std::set),转成 vectorset_union 更高效
  • 注意:std::set_union 不处理重复值跨区间出现多次的问题——只要输入各自有序且无内部重复(如 std::set),结果就严格去重;但如果输入是 vector 且含重复(如 {1,1,2}),它仍会按顺序合并,可能保留重复(取决于相邻是否相等)

容易被忽略的边界情况

空输入、全相同、一个完全包含另一个,这些都合法,std::set_union 能正确处理,但输出迭代器位置容易误判。

  • 返回值是输出区间的**尾后迭代器**,必须用它来确定实际写入长度;仅靠输入 size 相加估算会出错
  • 如果输出用 std::back_inserter,无需 resize,但要注意目标容器类型(std::vectorpush_back 可能触发多次 realloc)
  • 使用自定义类型时,比较器必须和排序时一致,否则结果不可预测
std::vector x, y, z;
// ... x 和 y 已排序
std::set_union(x.begin(), x.end(), y.begin(), y.end(), std::back_inserter(z));
// z 现在就是正确并集,无需 resize 或调整

真正要小心的不是语法,而是「输入是否真有序」和「输出迭代器是否有效」——这两个点一旦出错,结果静默错误,很难调试。

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