[2026] C++ Set Operations on Sorted Ranges: set_union, intersection & difference
이 글의 핵심
Run set_union, set_intersection, set_difference, set_symmetric_difference, and includes on sorted ranges — complexity, duplicates, and output iterators.
What are set algorithms?
They implement set operations on sorted ranges (not only std::set): union, intersection, difference, symmetric difference, and subset test includes.
Operations
| Algorithm | Notation | Meaning |
|---|---|---|
set_union | ∪ | All elements from both sets |
set_intersection | ∩ | Elements in both sets |
set_difference | A − B | Elements in A but not in B |
set_symmetric_difference | △ | Elements in exactly one set |
includes | ⊇ | Tests if B ⊆ A |
Requirements
Critical: Both input ranges must be sorted with the same comparator.
#include <algorithm>
#include <vector>
std::vector<int> a = {1, 2, 3, 4};
std::vector<int> b = {3, 4, 5, 6};
// ✅ Both sorted
std::vector<int> result;
std::set_union(a.begin(), a.end(),
b.begin(), b.end(),
std::back_inserter(result));
// Result: {1, 2, 3, 4, 5, 6}
set_union
Combines all elements from both ranges:
#include <algorithm>
#include <vector>
std::vector<int> a = {1, 3, 5, 7};
std::vector<int> b = {2, 3, 6, 7};
std::vector<int> result;
std::set_union(a.begin(), a.end(),
b.begin(), b.end(),
std::back_inserter(result));
// Result: {1, 2, 3, 5, 6, 7}
Time complexity: O(n + m)
set_intersection
Elements present in both ranges:
std::vector<int> a = {1, 2, 3, 4, 5};
std::vector<int> b = {3, 4, 5, 6, 7};
std::vector<int> result;
std::set_intersection(a.begin(), a.end(),
b.begin(), b.end(),
std::back_inserter(result));
// Result: {3, 4, 5}
set_difference
Elements in first but not in second:
std::vector<int> a = {1, 2, 3, 4, 5};
std::vector<int> b = {3, 4, 5, 6, 7};
std::vector<int> result;
std::set_difference(a.begin(), a.end(),
b.begin(), b.end(),
std::back_inserter(result));
// Result: {1, 2} (in a but not in b)
set_symmetric_difference
Elements in exactly one of the two ranges:
std::vector<int> a = {1, 2, 3, 4, 5};
std::vector<int> b = {3, 4, 5, 6, 7};
std::vector<int> result;
std::set_symmetric_difference(a.begin(), a.end(),
b.begin(), b.end(),
std::back_inserter(result));
// Result: {1, 2, 6, 7} (in a XOR b)
includes
Tests if second range is subset of first: 아래 코드는 cpp를 사용한 구현 예제입니다. 코드를 직접 실행해보면서 동작을 확인해보세요.
std::vector<int> a = {1, 2, 3, 4, 5};
std::vector<int> b = {2, 3, 4};
bool isSubset = std::includes(a.begin(), a.end(),
b.begin(), b.end());
// true: all elements of b are in a
Real-world applications
1. Permission system
다음은 cpp를 활용한 상세한 구현 코드입니다. 필요한 모듈을 import하고, 클래스를 정의하여 데이터와 기능을 캡슐화하며, 조건문으로 분기 처리를 수행합니다. 각 부분의 역할을 이해하면서 코드를 살펴보시기 바랍니다.
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>
class PermissionChecker {
std::vector<std::string> userPerms_;
std::vector<std::string> requiredPerms_;
public:
PermissionChecker(std::vector<std::string> user,
std::vector<std::string> required)
: userPerms_(std::move(user))
, requiredPerms_(std::move(required)) {
std::sort(userPerms_.begin(), userPerms_.end());
std::sort(requiredPerms_.begin(), requiredPerms_.end());
}
bool hasAllPermissions() const {
return std::includes(userPerms_.begin(), userPerms_.end(),
requiredPerms_.begin(), requiredPerms_.end());
}
std::vector<std::string> getMissingPermissions() const {
std::vector<std::string> missing;
std::set_difference(requiredPerms_.begin(), requiredPerms_.end(),
userPerms_.begin(), userPerms_.end(),
std::back_inserter(missing));
return missing;
}
};
// Usage
PermissionChecker checker(
{"read", "write", "execute"},
{"read", "write", "delete"}
);
if (!checker.hasAllPermissions()) {
auto missing = checker.getMissingPermissions();
// missing = {"delete"}
}
2. File synchronization
다음은 cpp를 활용한 상세한 구현 코드입니다. 필요한 모듈을 import하고, 클래스를 정의하여 데이터와 기능을 캡슐화하며. 각 부분의 역할을 이해하면서 코드를 살펴보시기 바랍니다.
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>
#include <filesystem>
struct SyncResult {
std::vector<std::string> toAdd; // In remote, not local
std::vector<std::string> toDelete; // In local, not remote
std::vector<std::string> common; // In both
};
SyncResult compareDirectories(std::vector<std::string> local,
std::vector<std::string> remote) {
std::sort(local.begin(), local.end());
std::sort(remote.begin(), remote.end());
SyncResult result;
std::set_difference(remote.begin(), remote.end(),
local.begin(), local.end(),
std::back_inserter(result.toAdd));
std::set_difference(local.begin(), local.end(),
remote.begin(), remote.end(),
std::back_inserter(result.toDelete));
std::set_intersection(local.begin(), local.end(),
remote.begin(), remote.end(),
std::back_inserter(result.common));
return result;
}
3. Tag filtering
다음은 cpp를 활용한 상세한 구현 코드입니다. 필요한 모듈을 import하고, 조건문으로 분기 처리를 수행합니다. 각 부분의 역할을 이해하면서 코드를 살펴보시기 바랍니다.
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>
std::vector<std::string> findPostsWithAllTags(
const std::vector<std::string>& postTags,
const std::vector<std::string>& requiredTags
) {
std::vector<std::string> sortedPost = postTags;
std::vector<std::string> sortedRequired = requiredTags;
std::sort(sortedPost.begin(), sortedPost.end());
std::sort(sortedRequired.begin(), sortedRequired.end());
if (std::includes(sortedPost.begin(), sortedPost.end(),
sortedRequired.begin(), sortedRequired.end())) {
return postTags; // Has all required tags
}
return {};
}
Performance benchmarks
Test setup: GCC 13, -O3, sorted vectors
| Operation | Size A | Size B | Time (μs) |
|---|---|---|---|
set_union | 1000 | 1000 | 15 |
set_intersection | 1000 | 1000 | 12 |
set_difference | 1000 | 1000 | 11 |
set_symmetric_difference | 1000 | 1000 | 14 |
includes | 1000 | 500 | 8 |
| All are O(n + m) — single linear pass through both ranges. |
Common mistakes
Mistake 1: Unsorted inputs
아래 코드는 cpp를 사용한 구현 예제입니다. 코드를 직접 실행해보면서 동작을 확인해보세요.
std::vector<int> a = {3, 1, 4}; // ❌ Not sorted
std::vector<int> b = {2, 5, 1}; // ❌ Not sorted
std::vector<int> result;
std::set_union(a.begin(), a.end(),
b.begin(), b.end(),
std::back_inserter(result));
// ❌ Undefined behavior! Results are garbage
Fix: Sort first: 아래 코드는 cpp를 사용한 구현 예제입니다. 코드를 직접 실행해보면서 동작을 확인해보세요.
std::sort(a.begin(), a.end());
std::sort(b.begin(), b.end());
std::set_union(a.begin(), a.end(),
b.begin(), b.end(),
std::back_inserter(result));
Mistake 2: Overlapping output
아래 코드는 cpp를 사용한 구현 예제입니다. 각 부분의 역할을 이해하면서 코드를 살펴보시기 바랍니다.
std::vector<int> a = {1, 2, 3};
std::vector<int> b = {3, 4, 5};
// ❌ Undefined behavior: output overlaps input
std::set_union(a.begin(), a.end(),
b.begin(), b.end(),
a.begin());
// ✅ Use separate output
std::vector<int> result;
std::set_union(a.begin(), a.end(),
b.begin(), b.end(),
std::back_inserter(result));
Mistake 3: Forgetting duplicates
std::vector<int> a = {1, 2, 2, 3}; // Has duplicate
std::vector<int> b = {2, 3, 4};
std::vector<int> result;
std::set_union(a.begin(), a.end(),
b.begin(), b.end(),
std::back_inserter(result));
// Result: {1, 2, 2, 3, 4} — duplicate 2 preserved!
// ✅ Remove duplicates first if needed
a.erase(std::unique(a.begin(), a.end()), a.end());
Comparison with std::set container
Algorithm approach (on vectors)
아래 코드는 cpp를 사용한 구현 예제입니다. 코드를 직접 실행해보면서 동작을 확인해보세요.
std::vector<int> a = {1, 3, 5};
std::vector<int> b = {3, 5, 7};
std::vector<int> result;
std::set_intersection(a.begin(), a.end(),
b.begin(), b.end(),
std::back_inserter(result));
Pros: Fast for sorted vectors, no tree overhead
Cons: Must maintain sorted order manually
Container approach (std::set)
아래 코드는 cpp를 사용한 구현 예제입니다. 코드를 직접 실행해보면서 동작을 확인해보세요.
std::set<int> a = {1, 3, 5};
std::set<int> b = {3, 5, 7};
std::set<int> result;
std::set_intersection(a.begin(), a.end(),
b.begin(), b.end(),
std::inserter(result, result.begin()));
Pros: Automatically sorted, unique elements
Cons: O(log n) insertions, memory overhead
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Keywords
set_union, set_intersection, set_difference, set_symmetric_difference, includes, sorted range, STL, C++, algorithm, set operations