アルゴリズム

[C++] set_symmetric_difference()の使い方 – コンテナ(範囲)から対称差を求める

C++のstd::set_symmetric_difference()は、2つのソート済み範囲の対称差(片方にのみ含まれる要素)を計算するアルゴリズムです。

使用するには、ヘッダファイル<algorithm>をインクルードします。

この関数は、入力範囲を指定するイテレータと、結果を格納する出力イテレータを引数に取ります。

入力範囲はソートされている必要があります。

結果は出力イテレータに順序付きで格納されます。

目次から探す

set_symmetric_difference()の基本的な使い方
- 基本的な構文
set_symmetric_difference()の実践例
- 例1: 文字列の集合の対称差
- 例2: 整数の集合の対称差
応用的な使い方
- 例1: カスタムデータ型の対称差
- 例2: 複数の集合からの対称差
set_symmetric_difference()の注意点
まとめ

set_symmetric_difference()の基本的な使い方

set_symmetric_difference()は、2つの範囲から対称差を求めるための関数です。

対称差とは、2つの集合に含まれる要素のうち、どちらか一方にのみ含まれる要素の集合を指します。

この関数は、C++の標準ライブラリに含まれるアルゴリズムの一部で、主に<algorithm>ヘッダーで定義されています。

基本的な構文

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> set1 = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<int> set2 = {4, 5, 6, 7, 8};
    std::vector<int> result;
    // set_symmetric_differenceを使用して対称差を求める
    std::set_symmetric_difference(set1.begin(), set1.end(),
                                  set2.begin(), set2.end(),
                                  std::back_inserter(result));
    // 結果を出力
    for (int num : result) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

1 2 3 6 7 8

上記のコードでは、set1とset2という2つの整数のベクターを定義しています。

set_symmetric_difference()関数を使用して、これらの集合の対称差をresultに格納しています。

std::back_inserterを使うことで、結果をresultベクターに追加しています。

最終的に、対称差の要素を出力しています。

set_symmetric_difference()の実践例

set_symmetric_difference()を使った実践的な例をいくつか紹介します。

ここでは、異なるデータ型や複数の集合を扱うシナリオを通じて、対称差の計算方法を示します。

例1: 文字列の集合の対称差

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>
int main() {
    std::vector<std::string> set1 = {"apple", "banana", "cherry"};
    std::vector<std::string> set2 = {"banana", "date", "fig"};
    std::vector<std::string> result;
    // 文字列の対称差を求める
    std::set_symmetric_difference(set1.begin(), set1.end(),
                                  set2.begin(), set2.end(),
                                  std::back_inserter(result));
    // 結果を出力
    for (const auto& fruit : result) {
        std::cout << fruit << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

apple cherry date fig

例2: 整数の集合の対称差

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <set>
int main() {
    std::set<int> set1 = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::set<int> set2 = {4, 5, 6, 7, 8};
    std::vector<int> result;
    // 整数の対称差を求める
    std::set_symmetric_difference(set1.begin(), set1.end(),
                                  set2.begin(), set2.end(),
                                  std::back_inserter(result));
    // 結果を出力
    for (int num : result) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

1 2 3 6 7 8

1つ目の例では、文字列の集合を使用して対称差を求めています。

set1には果物の名前が含まれ、set2には異なる果物が含まれています。

出力結果には、set1とset2のいずれかにのみ存在する果物が表示されます。

2つ目の例では、整数の集合を使用しています。

std::setを使うことで、重複を自動的に排除し、対称差を求めています。

どちらの例でも、set_symmetric_difference()を使うことで、簡単に対称差を計算できることがわかります。

応用的な使い方

set_symmetric_difference()は、基本的な使い方だけでなく、さまざまな応用シナリオでも活用できます。

ここでは、複雑なデータ構造やカスタムデータ型を使用した例を紹介します。

例1: カスタムデータ型の対称差

カスタムデータ型を使用する場合、比較演算子をオーバーロードする必要があります。

以下の例では、Personという構造体を定義し、名前を基準に対称差を求めます。

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>
struct Person {
    std::string name;
    // 比較演算子のオーバーロード
    bool operator<(const Person& other) const {
        return name < other.name;
    }
};
int main() {
    std::vector<Person> set1 = {{"Alice"}, {"Bob"}, {"Charlie"}};
    std::vector<Person> set2 = {{"Bob"}, {"David"}, {"Eve"}};
    std::vector<Person> result;
    // カスタムデータ型の対称差を求める
    std::set_symmetric_difference(set1.begin(), set1.end(),
                                  set2.begin(), set2.end(),
                                  std::back_inserter(result));
    // 結果を出力
    for (const auto& person : result) {
        std::cout << person.name << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

Alice Charlie David Eve

例2: 複数の集合からの対称差

複数の集合から対称差を求める場合、set_symmetric_difference()を複数回使用することができます。

以下の例では、3つの集合の対称差を求めます。

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <iterator>
int main() {
    std::vector<int> set1 = {1, 2, 3, 4};
    std::vector<int> set2 = {3, 4, 5, 6};
    std::vector<int> set3 = {5, 6, 7, 8};
    std::vector<int> temp_result;
    std::vector<int> final_result;
    // 最初の2つの集合の対称差を求める
    std::set_symmetric_difference(set1.begin(), set1.end(),
                                  set2.begin(), set2.end(),
                                  std::back_inserter(temp_result));
    // temp_resultとset3の対称差を求める
    std::set_symmetric_difference(temp_result.begin(), temp_result.end(),
                                  set3.begin(), set3.end(),
                                  std::back_inserter(final_result));
    // 結果を出力
    for (int num : final_result) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

1 2 7 8

1つ目の例では、Personというカスタムデータ型を定義し、名前を基準に対称差を求めています。

比較演算子をオーバーロードすることで、set_symmetric_difference()が正しく動作します。

出力結果には、どちらか一方の集合にのみ存在する人物の名前が表示されます。

2つ目の例では、3つの整数の集合から対称差を求めています。

最初にset1とset2の対称差を計算し、その結果をtemp_resultに格納します。

次に、temp_resultとset3の対称差を求め、最終的な結果を得ています。

このように、set_symmetric_difference()を組み合わせることで、複数の集合からの対称差を簡単に計算できます。

set_symmetric_difference()の注意点

set_symmetric_difference()を使用する際には、いくつかの注意点があります。

これらを理解しておくことで、より効果的にこの関数を活用できるようになります。

1. ソートされた範囲が必要

set_symmetric_difference()は、入力される範囲がソートされていることを前提としています。

もし範囲がソートされていない場合、正しい結果が得られません。

したがって、使用する前に必ずソートを行う必要があります。

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> set1 = {5, 3, 1, 4, 2};
    std::vector<int> set2 = {6, 4, 8, 7, 5};
    // ソートを行う
    std::sort(set1.begin(), set1.end());
    std::sort(set2.begin(), set2.end());
    std::vector<int> result;
    std::set_symmetric_difference(set1.begin(), set1.end(),
                                  set2.begin(), set2.end(),
                                  std::back_inserter(result));
    // 結果を出力
    for (int num : result) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}