C++常用标准算法

算法主要由头文件<algorithm>、<functional>、<numeric>组成。

<algorithm>是所有STL头文件中最大的一个,范围涉及到比较、交换、查找、遍历、赋值、修改等等;<numeric>体积很小,只包括几个在序列上面进行简单数学运算的模板函数;<functional>定义了一些模板类。

一.遍历

1.std::for_each

std::for_each用于遍历容器

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

void print1(const int &val)
{
    std::cout << val << " ";
}

class print2
{
public:
    void operator()(const int &val)
    {
        std::cout << val << " ";
    }
};

void test1()
{
    std::vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v.push_back(i);
    }
    for_each(v.begin(), v.end(), print1);
    std::cout << std::endl;

    for_each(v.begin(), v.end(), print2());
}

int main()
{
    test1();
    return 0;
}

2.std::transform

std::transform用于搬运容器到另一个容器中

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

void printVector(const int &val)
{
    std::cout << val << " ";
}

class Transform
{
public:
    int operator()(int v)
    {
        return v + 3;
    }
};

void test1()
{
    std::vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }

    std::vector<int> v2;
    v2.resize(v1.size());

    transform(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), Transform());

    for_each(v1.begin(), v1.end(), printVector);
    std::cout << std::endl;

    for_each(v2.begin(), v2.end(), printVector);
    std::cout << std::endl;
}

int main()
{
    test1();
    return 0;
}

二.查找

1.std::find

std::find用于查找指定元素,找到返回指定元素的迭代器,找不到返回结束迭代器end()

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

void test1()
{
    std::vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }
    std::vector<int>::iterator it = std::find(v1.begin(), v1.end(), 5);
    if (it == v1.end())
    {
        std::cout << "Find failed!" << std::endl;
    }
    else
    {
        std::cout << "Find succeed: " << *it << std::endl;
    }
}

int main()
{
    test1();
    return 0;
}

2.std::find_if

std::find_if用于按条件查找

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

class GreaterFive
{
public:
    bool operator()(int val)
    {
        return val > 5;
    }
};
void test1()
{
    std::vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }
    std::vector<int>::iterator it = find_if(v1.begin(), v1.end(), GreaterFive());
    if (it == v1.end())
    {
        std::cout << "Find failed" << std::endl;
    }
    else
    {
        std::cout << "Find numbers greater than 5: " << *it << std::endl;
    }
}

int main()
{
    test1();
    return 0;
}

3.std::adjacent_find

std::adjacent_find用于查找相邻重复元素,返回相邻元素的第一个位置的迭代器

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

void test1()
{
    std::vector<int> v1;
    v1.push_back(1);
    v1.push_back(2);
    v1.push_back(2);
    std::vector<int>::iterator it = adjacent_find(v1.begin(), v1.end());

    if (it == v1.end())
    {
        std::cout << "Find failed" << std::endl;
    }
    else
    {
        std::cout << "Find adjacent numbers: " << *it << std::endl;
    }
}

int main()
{
    test1();
    return 0;
}

std::binary_search(二分查找)用于查找指定元素是否存在。查到返回true,否则false。需要注意的是该算法在无序序列中不可用

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

void test1()
{
    std::vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }
    bool ret = std::binary_search(v1.begin(), v1.end(), 9);
    if (ret)
    {
        std::cout << "Find succeed" << std::endl;
    }
    else
    {
        std::cout << "Find failed" << std::endl;
    }
}

int main()
{
    test1();
    return 0;
}

三.统计元素个数

1.std::count

std::count用于统计元素出现的次数

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

void test1()
{
    std::vector<int> v1;
    v1.push_back(1);
    v1.push_back(2);
    v1.push_back(2);
    int num = std::count(v1.begin(), v1.end(), 2);
    std::cout << "The count of 2: " << num<< std::endl;
}

int main()
{
    test1();
    return 0;
}

2.std::count_if

std::count_if用于按条件统计元素个数

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

class CountIf
{
public:
    bool operator()(int val)
    {
        return val > 5;
    }
};

void test1()
{
    std::vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }
    int num = std::count_if(v1.begin(), v1.end(), CountIf());
    std::cout << "The count of numbers greater than 5: " << num << std::endl;
}

int main()
{
    test1();
    return 0;
}

四.排序

1.std::sort

std::sort用于进行升序或降序

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

void printVector(int val)
{
    std::cout << val << " ";
}

void test1()
{
    std::vector<int> v1;
    v1.push_back(2);
    v1.push_back(1);
    v1.push_back(3);

    // 默认升序
    std::sort(v1.begin(), v1.end());
    std::for_each(v1.begin(), v1.end(), printVector);
    std::cout << std::endl;
    // 降序
    std::sort(v1.begin(), v1.end(), std::greater<int>());
    std::for_each(v1.begin(), v1.end(), printVector);
    std::cout << std::endl;
}

int main()
{
    test1();
    return 0;
}

2.std::random_shuffle

std::random_shuffle用于洗牌,指定范围内的元素随机调整次序

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <time.h>

void printVector(int val)
{
    std::cout << val << " ";
}

void test1()
{
    std::vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }

    std::srand((unsigned int)time(nullptr));

    std::random_shuffle(v1.begin(), v1.end());
    std::for_each(v1.begin(), v1.end(), printVector);
    std::cout << std::endl;
}

int main()
{
    test1();
    return 0;
}

3.std::merge

std::merge用于将两个容器元素合并,并存储到另一个容器中。合并后,目标容器仍然是有序的

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

void printVector(int val)
{
    std::cout << val << " ";
}

void test1()
{
    std::vector<int> v1;
    std::vector<int> v2;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i + 1);
    }

    std::vector<int> v3;
    v3.resize(v1.size() + v2.size());
    std::merge(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), v3.begin());

    std::for_each(v3.begin(), v3.end(), printVector);
    std::cout << std::endl;
}

int main()
{
    test1();
    return 0;
}

4.std::reverse

std::reverse用于将容器内元素进行反转

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

void printVector(int val)
{
    std::cout << val << " ";
}

void test1()
{
    std::vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }

    std::cout << "Before: ";
    std::for_each(v1.begin(), v1.end(), printVector);
    std::cout << std::endl;

    std::cout << "After:  ";
    std::reverse(v1.begin(), v1.end());
    std::for_each(v1.begin(), v1.end(), printVector);
    std::cout << std::endl;
}

int main()
{
    test1();
    return 0;
}

五.拷贝和替换

1.std::copy

std::copy用于将容器内指定范围的元素拷贝到另一容器中。使用v2 = v1效果一样,记得提前给容器分配空间

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

void printVector(int val)
{
    std::cout << val << " ";
}

void test1()
{
    std::vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }

    std::vector<int> v2;
    v2.resize(v1.size());
    std::copy(v1.begin(), v1.end(), v2.begin());
    std::for_each(v2.begin(), v2.end(), printVector);
    std::cout << std::endl;
}

int main()
{
    test1();
    return 0;
}

2.std::replace

std::replace用于将容器内指定范围的旧元素修改为新元素

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

void printVector(int val)
{
    std::cout << val << " ";
}

void test1()
{
    std::vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }
    std::cout << "Before: ";
    std::for_each(v1.begin(), v1.end(), printVector);
    std::cout << std::endl;

    std::cout << "After:  ";
    std::replace(v1.begin(), v1.end(), 0, 1);
    std::for_each(v1.begin(), v1.end(), printVector);
    std::cout << std::endl;
}

int main()
{
    test1();
    return 0;
}

3.std::replace_if

std::replace_if用于将容器内指定范围满足条件的元素替换为新元素。可以利用仿函数灵活筛选满足的条件

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

void printVector(int val)
{
    std::cout << val << " ";
}

class Rule
{
public:
    bool operator()(int val)
    {
        return val > 5;
    }
};

void test1()
{
    std::vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }
    std::cout << "Before: ";
    std::for_each(v1.begin(), v1.end(), printVector);
    std::cout << std::endl;

    std::cout << "After:  ";
    // 把容器中所有大于5的元素,替换为6
    std::replace_if(v1.begin(), v1.end(), Rule(), 6);
    std::for_each(v1.begin(), v1.end(), printVector);
    std::cout << std::endl;
}

int main()
{
    test1();
    return 0;
}

4.std::swap

std::swap用于互换两个容器的元素。无需重新指定容器的大小

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

void printVector(int val)
{
    std::cout << val << " ";
}

void test1()
{
    std::vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }

    std::vector<int> v2;
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        v2.push_back(i);
    }

    // 交换两个容器内的元素,无需重新指定容器大小
    std::swap(v1, v2);
    std::for_each(v1.begin(), v1.end(), printVector);
    std::cout << std::endl;
    std::for_each(v2.begin(), v2.end(), printVector);
    std::cout << std::endl;
}

int main()
{
    test1();
    return 0;
}

六.算术生成

1.std::accumulate

std::accumulate用于计算容器内元素累计总和

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <vector>
#include <numeric>

void test1()
{
    std::vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 3; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }
    // 最后一个参数是累加的初值,accumulate将它的一个内部变量设置为指定的初值,
    // 然后在此初值上累加输入范围内所有元素的值.1+0+1+2=4
    int total = std::accumulate(v1.begin(), v1.end(), 1);
    std::cout << total;
}

int main()
{
    test1();
    return 0;
}

2.std::fill

std::fill用于向容器中添加元素

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <numeric>

void printVector(int val)
{
    std::cout << val << " ";
}

void test1()
{
    std::vector<int> v1;
    v1.resize(10);
    std::fill(v1.begin(), v1.end(), 1);

    std::for_each(v1.begin(), v1.end(), printVector);
    std::cout << std::endl;
}

int main()
{
    test1();
    return 0;
}

七.集合

1.std::set_intersection

std::set_intersection用于求两个容器的交集。两个容器必须是有序序列,可以先用排序算法转化为有序序列,再求交集。目标容器开启空间需要从两个容器中取小值。返回值是交集中最后一个元素的位置

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

void printVector(int val)
{
    std::cout << val << " ";
}

void test1()
{
    std::vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }

    std::vector<int> v2;
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        v2.push_back(i);
    }

    std::vector<int> v3;

    v3.resize(std::min(v1.size(), v2.size()));
    std::set_intersection(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), v3.begin());

    std::for_each(v3.begin(), v3.end(), printVector);
    std::cout << std::endl;
}

int main()
{
    test1();
    return 0;
}

2.std::set_union

std::set_union用于求两个容器的并集。两个容器必须是有序序列。目标容器开辟空间的大小为两个容器相加。返回值是并集中最后一个元素的位置

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

void printVector(int val)
{
    std::cout << val << " ";
}

void test1()
{
    std::vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }

    std::vector<int> v2;
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        v2.push_back(i);
    }

    std::vector<int> v3;
    v3.resize(v1.size() + v2.size());
     
    std::vector<int>::iterator itEnd = std::set_union(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), v3.begin());
    // 注意这里要判断itEnd,如果换成v3.end(),会输出v3后面的5个0
    std::for_each(v3.begin(), itEnd, printVector);
    std::cout << std::endl;
}

int main()
{
    test1();
    return 0;
}

3.std::set_difference

std::set_difference用于求两个容器的差集。注意是v1-v2还是v2-v1。两个容器为有序序列。目标容器开辟空间为两个容器中的较大值。返回值是差集中最后一个元素的位置

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

void printVector(int val)
{
    std::cout << val << " ";
}

void test1()
{
    std::vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }

    std::vector<int> v2;
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        v2.push_back(i);
    }

    std::vector<int> v3; // 目标容器,需要提前开辟空间
    v3.resize(std::max(v1.size(), v2.size()));

    std::cout << "v1-v2: ";
    std::vector<int>::iterator itEnd1 = std::set_difference(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), v3.begin());
    std::for_each(v3.begin(), itEnd1, printVector);
    std::cout << std::endl;

    std::cout << "v2-v1: ";
    std::vector<int>::iterator itEnd2 = std::set_difference(v2.begin(), v2.end(), v1.begin(), v1.end(), v3.begin());
    // 输出为空,因为v2-v1,v2中没有v1的元素
    std::for_each(v3.begin(), itEnd2, printVector);
    std::cout << std::endl;
}

int main()
{
    test1();
    return 0;
}

八.去重

std::unique,详见:C++之std::vector元素去重

原文链接:C++常用标准算法-CSDN博客

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