【C++】STL setの要素の挿入(insert)と削除(erase)をサンプルコードで解説

はじめに

この記事では、C++のSTL(標準テンプレートライブラリ)における「set」コンテナへの要素の挿入と削除の方法を、サンプルコードと実行結果とともに解説します。

setは連想コンテナの一種で、最大の特徴は「重複する要素を格納できない」ことと「要素が常にソートされた順序で保持される」ことです。この性質により、重複排除や整列済みデータの管理を簡単かつ効率的に行うことができます。

setコンテナの主な特徴

• 重複不可： 同じ値の要素は1つしか保持されません。
• 自動ソート： 要素を挿入すると、常に昇順に並び替えられます。
• 高速な操作： 内部は平衡二分探索木(赤黒木)で実装されており、挿入・削除・検索はいずれもO(log n)の計算量で実行できます。

要素の挿入(insert)

setへの挿入には、主に以下の3つの形式があります。

• insert(値)： 単一の要素を挿入します。戻り値は pair<iterator, bool> で、boolがtrueなら新規挿入、falseなら既に存在していたことを示します。
• insert(イテレータ, 値)： 挿入位置のヒントを指定して挿入します(実際の格納位置はソート順に従います)。
• insert(先頭, 末尾)： 配列などの範囲内の要素をまとめて挿入します。

サンプルコード

#include<iostream>
#include<set>
using namespace std;
int main(){
    set<int> st;
    // イテレータの宣言
    set<int>::iterator it = st.begin();
    set<int>::iterator it1, it2;
    pair< set<int>::iterator,bool> ptr;
    // 単一要素の挿入
    ptr = st.insert(20);
    if (ptr.second)
        cout << "The element was newly inserted" ;
    else cout << "The element was already present" ;
    cout << "\nThe set elements after 1st insertion are : ";
    for (it1 = st.begin(); it1!=st.end(); ++it1)
        cout << *it1 << " ";
    st.insert(it, 24);
    cout << "\nThe set elements after 2nd insertion are : ";
    for (it1 = st.begin(); it1!=st.end(); ++it1)
        cout << *it1 << " ";
    int arr[3] = { 25, 24, 26 };
    st.insert(arr, arr+3);
    cout << "\nThe set elements after 3rd insertion are : ";
    for (it1 = st.begin(); it1!=st.end(); ++it1)
        cout << *it1 << " ";
}

実行結果

The element was newly inserted
The set elements after 1st insertion are : 20
The set elements after 2nd insertion are : 20 24
The set elements after 3rd insertion are : 20 24 25 26

1回目の挿入では戻り値のboolを利用して、要素が新しく追加されたのか、それとも既に存在していたのかを判定しています。3回目の挿入では配列{25, 24, 26}を渡していますが、24はすでに存在するため重複して登録されず、最終的にsetには20・24・25・26の4要素のみが格納されます。

要素の削除(erase)

setからの削除にも、主に以下の3つの形式があります。

• erase(イテレータ)： イテレータが指す要素を1つ削除します。
• erase(値)： 指定した値と一致する要素を削除します。
• erase(先頭, 末尾)： 指定した範囲の要素をまとめて削除します。

サンプルコード

#include<iostream>
#include<set>
using namespace std;
int main(){
    set<int> st;
    // イテレータの宣言
    set<int>::iterator it;
    set<int>::iterator it1;
    set<int>::iterator it2;
    pair< set<int>::iterator,bool> ptr;
    // setへ値を挿入
    for (int i=1; i<10; i++)
        st.insert(i*5);
    cout << "The set elements after insertion are : ";
    for (it1 = st.begin(); it1!=st.end(); ++it1)
        cout << *it1 << " ";
    it = st.begin();
    cout << endl;
    ++it;
    st.erase(it);
    // 削除後のset要素を表示
    cout << "The set elements after 1st deletion are : ";
    for (it1 = st.begin(); it1!=st.end(); ++it1)
        cout << *it1 << " ";
    st.erase(40);
    cout << "\nThe set elements after 2nd deletion are : ";
    for (it1 = st.begin(); it1!=st.end(); ++it1)
        cout << *it1 << " ";
    ++it;
    ++it;
    ++it;
    ++it;
    st.erase(it, st.end());
    cout << "\nThe set elements after 3rd deletion are : ";
    for (it1 = st.begin(); it1!=st.end(); ++it1)
        cout << *it1 << " ";
    cout << endl;
}

実行結果

The set elements after insertion are : 5 10 15 20 25 30 35 40 45
The set elements after 1st deletion are : 5 15 20 25 30 35 40 45
The set elements after 2nd deletion are : 5 15 20 25 30 35 45
The set elements after 3rd deletion are : 5 15 20

この例では、まず5から45まで5刻みの9個の要素を挿入しています。1回目の削除ではイテレータを使って10を、2回目では値を直接指定して40を削除し、3回目では範囲指定によって25以降の要素をすべて削除しています。

注意： erase()で削除された要素を指すイテレータは無効になるため、削除後にそのイテレータを再利用する際は細心の注意が必要です。実務では、削除後は必要に応じてbegin()やend()からイテレータを取得し直すのが安全です。

まとめ

setは「重複を許さない」「自動的にソートされる」という特徴を持つ、非常に便利なコンテナです。insert()による単一・ヒント付き・範囲の3種類の挿入と、erase()によるイテレータ・値・範囲の3種類の削除を使い分けることで、整列済みのユニークなデータ集合を効率的に管理できます。