请用c++编程实现集合的运算:并集、交集、差分、补集、对称差分和幂集
时间: 2024-10-07 19:01:04 浏览: 131
在C++中,我们可以使用标准库中的`<set>`容器来实现集合的运算,例如并集、交集、差分等。这里是一个简单的示例,我们将使用`std::set`及其相关的操作:
```cpp
#include <iostream>
#include <set>
// 定义集合类型
template<typename T>
using Set = std::set<T>;
// 合并两个集合(并集)
Set<int> union_set(const Set<int>& set1, const Set<int>& set2) {
Set<int> result;
result.insert(set1.begin(), set1.end());
result.insert(set2.begin(), set2.end());
return result;
}
// 交集
Set<int> intersection(const Set<int>& set1, const Set<int>& set2) {
Set<int> result(set1);
result.intersection_with(set2);
return result;
}
// 差集(set1中但不在set2中的元素)
Set<int> difference(const Set<int>& set1, const Set<int>& set2) {
Set<int> result(set1);
for (auto it = set2.begin(); it != set2.end(); ++it)
result.erase(*it); // 使用迭代器避免重复查找
return result;
}
// 补集(除set1外的所有元素)
Set<int> complement(const Set<int>& set1, const Set<int>& full_set) {
Set<int> complement(full_set);
complement.erase(set1.begin(), set1.end());
return complement;
}
// 对称差分(set1和set2都有的元素去掉,剩下的分别是独有的)
Set<int> symmetric_difference(const Set<int>& set1, const Set<int>& set2) {
Set<int> sym_diff;
sym_diff.reserve(set1.size() + set2.size()); // 预估大小以提高效率
for (const auto& elem : {set1, set2})
std::copy_if(elem.begin(), elem.end(), std::back_inserter(sym_diff), [elem](const auto& val) { return !elem.count(val); });
return sym_diff;
}
// 幂集(所有可能的子集)
void power_set(const Set<int>& set, std::vector<std::set<int>>& powerset) {
if (set.empty()) {
powerset.push_back({});
return;
}
int first = *set.begin();
powerset.resize(1 << set.size()); // 二进制表示法估算最大子集数
Set<int> current_set(set);
current_set.erase(first);
for (size_t i = 0; i < powerset.size(); ++i) {
powerset[i].insert(first);
powerset[i].insert(current_set.begin(), current_set.end());
if ((i & (1 << (set.size() - 1))) == 0) {
// 如果当前位是0,递归处理剩余部分
power_set(current_set, powerset);
}
}
}
int main() {
Set<int> set1 = {1, 2, 3};
Set<int> set2 = {2, 3, 4};
std::cout << "Union: ";
for (const auto& num : union_set(set1, set2))
std::cout << num << " ";
std::cout << "\nIntersection: ";
for (const auto& num : intersection(set1, set2))
std::cout << num << " ";
// 其他运算略...
return 0;
}
```
在这个例子中,我们展示了如何分别实现并集、交集、差集、补集以及对称差分。对于幂集,我们通过递归生成所有可能的子集。注意,在实际应用中,可能会使用更高效的算法或数据结构来优化幂集的计算。
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