本文包括的算法有：
- 只读算法：find()、count()、accumulate()、equal()
- 写算法：fill()、fill_n()、back_inserter()、copy()、copy_backward()、replace()、replace_copy()、next_permutation()、prev_permutation()
- 重排元素算法：sort()、stable_sort()、unique()
一、算法简介
大多数算法在头文件algorithm中。标准库还在头文件numeric中定义了一组数值泛型算法
算法是如何工作的：
- 迭代器令算法不依赖于容器类型：算法不依赖于容器所保存的元素类型。只要有一个迭代器可以来访问元素，就可以进行运算
- 但算法依赖于元素类型的操作：虽然迭代器令算法不依赖于容器类型，但大多数算法都是用了一个（多个）元素类型上的操作。例如find用元素类型的==运算符完成每个元素与给定值的比较。其他算法可能要求元素类型支持“<”运算符。不过，我们将看到，大多数算法提供了一种方法，允许我们使用自定义的操作来替代默认的运算符
二、泛型算法
- 标准库提供了超过100个算法，这些算法都对一个范围内的元素来进行操作
- 算法基本上分为3类：是否读取元素、改变元素、重排元素顺序
三、只读算法
- 只可以操作容器元素，不可以改变容器内的值
- 因为是只读，所以建议使用只读迭代器（cbegin()、cend()）
find()
- 功能：遍历一个范围中是否包含某元素
- 参数：前2个参数是一个迭代器范围或者指针范围。第3个参数是要查找的元素
- 返回值：成功返回要查找的元素所在的迭代器。失败返回参数2
- //判断value在vec中是否存在，因为find如果失败返回的是参数2.所以可以用来判断是否查找成功
- vector<int> vec{ 1,2,3};
- int value = 2;
- auto result=find(vec.cbegin(),vec.cend(), value);
- cout << "The value " << value << (result == vec.cend()
- ? "is not present" : "is present") << endl;
- vector<string> vec{ "A","B","C" };
- auto result=find(vec.cbegin(),vec.cend(), "B");
- cout << "The B "<< (result == vec.cend()
- ? "is not present" : "is present") << endl;
对数组的操作：可以用内置函数begin()、end()作为数组的迭代器，也可以用指针作为迭代器
- int arr[] = { 1,2,3,4,5 };
- int val = 4;
- int* result = find(begin(arr), end(arr), val);
- if (result != end(arr)) {
- cout << "find succcess,value is："<< *result<< endl;
- }
- int arr[] = { 1,2,3,4,5 };
- int value = 3;
- auto result = find(arr + 1, arr + 3, value);
- cout << "The value "<<value<<((result == arr + 3)
- ?" is not present":"is present")<< endl;
count()
- 功能：返回元素在指定迭代器范围内出现的次数
- 返回值：成功返回出现的次数，没有返回0
- list<int> li{ 1,2,3,66,66,66,100 };
- cout <<"The 66 count is："
- <<count(li.cbegin(),li.cend(),66)<< endl;
accumulate()
- 头文件：numeric
- 功能：将指定范围内的元素进行和运算，参数3为和运算的初始值
- 返回值：返回和运算的结果
- 注意：此函数操作的元素必须能够与+运算符进行操作
- //计算li元素的和，和的初始值为0
- list<int> li{ 1,2,3 };
- cout <<"The sum is：" <<accumulate(li.cbegin(),li.cend(),0)<< endl; //6
使用string时，必须显示地调用，不能够直接使用字符串，因为这样会被accumulate函数认为是一个const char*对象而出错
- //正确
- ist<string> li{"A","B","C"};
- cout <<accumulate(li.cbegin(),li.cend(),string("String："))<< endl; //String：ABC
- //错误
- list<string> li{"A","B","C"};
- cout <<accumulate(li.cbegin(),li.cend(),"String：")<< endl;
- //正确
- list<string> li{"A","B","C"};
- string s = "String：";
- cout <<accumulate(li.cbegin(),li.cend(), s)<< endl;
附加：如果想要进行别的运行，例如乘、除等，可以使用参数4.例如下面是对一个数组内的元素进行乘操作（备注：初始化不要填0，否则结果就为0）
- int *p = new int[4] {1, 2, 3, 4};
- cout << accumulate(p, p + 4, 1,multiplies<int>()) << endl; //24
equal()
- 功能：用来比较两个指定范围内的元素是否都是相同的值（常来比较两个元素是否相同）
- 参数：参数1和参数2指定一个容器的范围。参数3指定另一个容器的开始范围
- 比较规则：将参数1和2指定的范围内的所有元素，查看这些元素是否与参数3所指定的另一个容器的开始处是否都存在（不一定要个数都相同，只要容器1的元素在容器2中都要一一对应）
- 返回值：都相同返回1。不相同返回0
- 因为equal调用迭代器完成操作，所以equal可以用来比较两个不同类型的容器。例如vector<string>和list<const char*>可以进行比较
- vector<int> vec1{ 1,2};
- vector<int> vec2{ 1,2,3};
- vector<int> vec3{ 1,2,3,4};
- vector<int> vec4{ 1,2,3,4 };
- cout << equal(vec1.cbegin(),vec1.cend(), vec4.cbegin())<< endl; //1
- cout << equal(vec2.cbegin(), vec2.cend(), vec4.cbegin()) << endl; //1
- cout << equal(vec3.cbegin(), vec3.cend(), vec4.cbegin()) << endl; //1
- vector<int> vec1{ 2,3};
- vector<int> vec2{ 1,2,3,4 };
- cout << equal(vec1.cbegin(),vec1.cend(), vec2.cbegin())<< endl; //0
- vector<string> vec1{ "A","B"};
- vector<string> vec2{ "B" };
- vector<const char*> vec3{ "A","B","C" };
- cout << equal(vec1.cbegin(), vec1.cend(), vec3.cbegin()) << endl; //1
- cout << equal(vec2.cbegin(), vec2.cend(), vec3.cbegin())<< endl; //0
四、写算法
可以读写容器内的元素，但不可以改变容器的大小。因此操作时要注意容器的大小（例如不能对空容器操作）
因为会改变值，所以不能使用只读迭代器（cbegin()、cend()）
fill()
- 用来改变指定位置处的元素
- 参数：参数1、2指定容器的范围，参数3位要设置的值
- vector<int> vec{ 1,2,3,4,5 };
- fill(vec.begin(), vec.end(), 0);//将vec全部置为0
- for (auto v = vec.cbegin(); v != vec.cend(); v++)
- cout << *v << endl;
- vector<int> vec{ 1,2,3,4,5,6 };
- fill(vec.begin(), vec.begin()+vec.size()/2, 66); //将vec的前半部分元素变为66
- for (auto v = vec.cbegin(); v != vec.cend(); v++)
- cout << *v << endl;
fill_n()
- 用来将指定数量的元素变为某个值
- 参数：参数1为迭代器起始位置。参数2为要改变的元素个数。参数3为要设定的值
- 注意：要注意参数2的设定，不能超出容器的大小，也不能对空容器操作
- vector<int> vec{ 1,2,3,4,5,6 };
- fill_n(vec.begin(), 3, 66); //将vec的前3个元素变为66
- for (auto v = vec.cbegin(); v != vec.cend(); v++)
- cout << *v << endl;
- fill_n(vec.begin(), vec.size(), 66); //将vec全部变为66
- for (auto v = vec.cbegin(); v != vec.cend(); v++)
- cout << *v << endl;
- //下面代码不会出错，但是也不会有效果，因为vec是空向量
- vector<int> vec;
- fill_n(vec.begin(), vec.size(), 66);
- for (auto v = vec.cbegin(); v != vec.cend(); v++) //不打印任何信息
- cout << *v << endl;
back_inserter()
- 又名插入迭代器
- 参数：为一个容器的引用
- 返回值：返回与该容器绑定的插入迭代器
- 功能：常用来返回一个容器的迭代器，然后对此迭代器进行操作
- 当我们通过返回的插入迭代器赋值时，会自动调用push_back将一个具有给定值的元素添加到容器中
- 头文件iterator
- vector<int> vec; //空容器
- auto it = back_inserter(vec); //返回vec的第一个迭代器
- *it = 42; //此时vec有了一个元素，值为42
现在我们可以使用fill_n来给一个空容器赋值：在每次迭代中，back_inserter返回迭代器，因此每次赋值都会在vec上调用push_back，因此fill_n就能够操作了。下面是在vec的末尾添加10个新的元素
- vector<int> vec;
- fill_n(back_inserter(vec), 10, 0);//通过back_inserter创建一个插入迭代器，然后可以向vec添加元素了
- for (auto v = vec.cbegin(); v != vec.cend(); v++) //打印10个0
- cout << *v << endl;
copy()
- 将参数1、2指定范围的元素拷贝给参数3指定的容器
- 参数：参数1、2为一个容器的范围。参数3要接受拷贝的容器起始位置
- 注意：参数3要有足够的空间保存拷贝的数据
- 返回值：返回拷贝目的位置的迭代器值
- int arr1[] = { 1,2,3 };
- int arr2[sizeof(arr1)/sizeof(*arr1)];
- auto ret = copy(begin(arr1), end(arr1), arr2); //将数组1拷贝给数组2。ret为arr2数组最后元素的下一个位置
- for (auto i = 0; i < sizeof(arr2) / sizeof(*arr2); i++) {
- cout << arr2[i]<< endl;
- }
copy_backward
-
该函数与copy的不同之处在于：
- copy是从第一个元素开始拷贝，而copy_backward是从最后一个元素开始拷贝
- copy的第3个参数是接受拷贝的容器起始位置，而copy_backward是目的序列的结束迭代器
- 会复制前两个迭代器参数指定的序列。第三个参数是目的序列的结束迭代器
replace()
- 将指定范围内指定的元素替换为另一个值
- 参数：1、2指定替换的范围。3：目标值，4：替换后的值
- vector<int> vec{ 1,0,0,0,5 };
- replace(vec.begin(), vec.end(), 0,66); //将vec中为0的全部替换为66
- for (auto v = vec.cbegin(); v != vec.cend(); v++) {
- cout << *v << endl;
- }
replace_copy()
- 此函数会保留原容器不变，然后将替换后的结果保存在另一个容器中
- 参数：参数12位要替换的范围。参数3位另一个容器的起始位置。参数4目标值。参数5替换后的值
- vector<int> vec{ 1,0,0,0,5 };
- vector<int> vec2;
- replace_copy(vec.begin(), vec.end(),back_inserter(vec2), 0,66); //vec的元素保持不变，vec2为替换后的值
- for (auto v = vec2.cbegin(); v != vec2.cend(); v++) {
- cout << *v << endl;
- }
next_permutation()
- 功能：对一个迭代区间的数值进行全排列
- 返回值：会根据前面next_permutation函数的调用，当操作的区间不存在下一个排列时，函数返回false；否则如果可以继续进行全排列，那么就返回true
- //函数原型
- #include <algorithm>
- bool next_permutation(iterator start,iterator end)
演示案例：下面的程序每调用一次next_permutation就会对我们制定的迭代区间进行一次排列，直到得出全部排列之后，返回false
- int *p = new int[3] {1, 2, 3};
- do {
- for (int i = 0; i < 3; ++i){
- cout << p[i];
- }
- cout << endl;
- } while (next_permutation(p, p + 3));
prev_permutation()
- 与next_permutation的功能显示，区别就是prev_permutation是求当前排列的前一个排列，而next_permutation是求当前排列的下一个排列
五、重排元素算法
sort()、unqie()、stable_sort()
因为会改变值，所以不能使用只读迭代器（cbegin()、cend()）
sort()
- 将容器内的元素按照运算符“<”的规则排序，从小到大
- 参数：一个容器的迭代器范围
- vector<int> vec{ 1,4,2,8,4,1 };
- sort(vec.begin(), vec.end()); //将vec的值从小到大排序
- for (auto v = vec.cbegin(); v != vec.cend(); v++) {
- cout << *v << endl;
- }
unique()
- 相邻之间如果有重复相同的元素，则删除重复的元素只保留一个
- 参数：一个容器的迭代器范围
- 返回值：返回删除重复元素之后的最后一个元素的后一个位置
- 注意（重点）：虽然删除了元素，但是容器的大小依然没有变，迭代器也没有变。所有变为迭代器时一定要注意
- vector<int> vec{ 1,1,2,3,4,4,4,5,1 };
- auto end_unique=unique(vec.begin(), vec.end());
- //for循环时使用unique的返回值，如果使用vec.cend()，那么会打印后面没有元素位置的乱值
- for (auto v = vec.cbegin(); v != end_unique; v++) {
- cout << *v << endl;
- }
stable_sort()
- 也是排序
- 如果非字符串，就先按照数值的个数排序，个数相同时再按照大小排序
- 如果是字符串：按照长度排序，长度相同的按照字典排序
- vector<int> vec{ 1,10,2,100,4,1 };
- stable_sort(vec.begin(), vec.end());
- //1,1,2,4,10,100
- for (auto v = vec.cbegin(); v != vec.cend(); v++) {
- cout << *v << endl;
- }
六、向算法传递函数和lambda表达式
注意事项：
向算法传递函数或者lambda表达式时要注意。该算法支持调用一元谓词（参数）还是多元谓词（参数）
例如：find_if的第3个参数传递的函数/lambda只接受一个参数，如果是两个参数的函数或lambda，那么就不能调用（后面会介绍bind函数解决这个问题）
sort()
- bool isMin(const int &s1, const int & s2) {
- return s1 < s2;
- }
- bool isMax(const int &s1, const int & s2) {
- return s1 > s2;
- }
- vector<int> vec{1,2,3,4,5};
- sort(vec.begin(), vec.end(), isMin); //从小到大排序
- sort(vec.begin(), vec.end(), isMax); //从大到小排序
- //使用lambda表达式
- sort(vec.begin(), vec.end(),
- [](const int &a, const int &b) {return a < b; });//从小到大排序
- sort(vec.begin(), vec.end(),
- [](const int &a, const int &b) {return a > b; });//从大到小排序
stable_sort()
- //按照长度排序，长度相同的按照字典排序
- bool isShorter(const string &s1, const string & s2) {
- return s1.size() < s2.size();
- }
- vector<string> vec{"fox","jumps","over","quick","res","slow","the","turtle"};
- stable_sort(vec.begin(), vec.end(), isShorter);
- for (auto v = vec.cbegin(); v != vec.cend(); v++) {
- cout << *v << endl;
- }
find_if()
- 用来在指定范围内查找比指定值大/下的元素
- 如果是大于（那么就是最大的那个）。如果是小于（那么就是比他小一个的那个）
- 参数3：为一个函数指针或者lambda表达式
- 返回值：存在就返回这个值，不存在返回尾迭代器
- vector<int> vec{ 1,2,3,4,5 };
- int sz = 4;
- //在vec中寻找比sz大的数
- auto wc=find_if(vec.begin(), vec.end(),
- [sz](const int &a) {return a > sz; }); //查找比sz大的
- auto wc2=find_if(vec.begin(), vec.end(),
- [sz](const int &a) {return a < sz; }); //查找比sz小的
- cout << *wc << endl; //5
- cout << *wc2 << endl; //3
for_each()
- 用来遍历一个集合
- 参数：参数12是一个容器的迭代器范围。参数3lambda表达式
- vector<int> vec{ 1,2,3,4,5 };
- for_each(vec.begin(), vec.end(),
- [](const int&s) {cout << s << " "; });
- cout << endl;
- vector<string> vec{ "ABC","AB","A","sd" };
- for_each(vec.begin(), vec.end(),
- [](const string&s) {cout << s << " "; });
- cout << endl;
transform()
- 参数：参数12为输入序列。参数3为目的位置
- 该算法对输入序列中每个元素调用课调用对象，并将结果写到目的位置
- 下面使用transform算法和一个lambda表达式来将vector中的每个负数替换为绝对值。因为参数3位vec.begin()，所以就是将vec的全部元素取绝对值然后再写入vec的开头
- vector<int> vec{ -1,-2,-3,4 };
- //将vec的数全部取绝对值
- transform(vec.begin(), vec.end(), vec.begin(),
- [](int i) {return i < 0 ? -i : i; });
- for (auto v = vec.begin() ; v != vec.end(); ++v)
- cout <<*v << endl;
到此这篇关于C++算法与泛型算法（algorithm、numeric）的文章就介绍到这了,更多相关C++ algorithm numeric内容请搜素我们以前的文章或下面相关文章，希望大家以后多多支持我们！
原文链接：https://blog.csdn.net/qq_41453285/article/details/96005305
