STL-常用算法总结

WuShF2023-11-16 14:43
  • 算法主要由头文件<algorithm>,<functional>,<numeric>组成
  • 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、复制、删除等
  • 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
  • 定义了一些模板类，用来声明函数对象

常用遍历算法

for_each遍历

for_each(iterator beg, iterator end, _func);//遍历容器

  • beg//起始迭代器
  • end//结束迭代器
  • _func()//函数或函数对象

for_each是实际开发中最常用的遍历算法，需要熟练掌握

cpp 复制代码 
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
//普通函数
void myPrint(int val)
{
    cout << val << " ";
}
//仿函数
class myPrint2
{
public:
    void operator()(int val)
    {
        cout << val << " ";
    }
};
int main()
{
    vector<int>v;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v.push_back(i);
    }
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
    cout << endl;
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint2());
    return 0;
}

transform搬运

transform(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, _func);//搬运容器

  • beg1//源容器开始迭代器
  • end1//源容器结束迭代器
  • beg2//目标容器开始迭代器
  • _func//函数或函数对象

搬运的目标容器必须提前开辟空间，否则无法正常搬运

cpp 复制代码 
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
class Transform
{
public:
    int operator()(int val)
    {
        return val;
    }
};
int main()
{
    vector<int>v;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v.push_back(i);
    }
    vector<int>v2;
    v2.resize(v.size());
    transform(v.begin(), v.end(), v2.begin(), Transform());
    for (vector<int>::iterator it = v2.begin(); it != v2.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    return 0;
}

常用查找算法

  • find//查找元素
  • find_if//按条件查找元素
  • adjacent_find//查找相邻重复元素
  • binary_search//二分查找法
  • count//统计元素个数
  • count_if//按条件统计元素个数

find按值查找

find(iterator beg, iterator end, value);//按值查找

  • beg//开始迭代器
  • end//结束迭代器
  • value//查找的元素

返回一个迭代器，如果没有找到，返回end()

查找自定义数据类型需要重载==运算符，否则底层不知道如何对比

cpp 复制代码 
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
//查找内置数据类型
void test01()
{
    vector<int>v;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v.push_back(i);
    }
    //返回一个迭代器，如果没有找到，返回end()
    vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 5);
    if (it == v.end())
        cout << "没找到" << endl;
    else
        cout << "找到了" << *it << endl;
}
//查找自定义数据类型
class Person
{
public:
    Person(string name,int age)
    {
        this->m_age = age;
        this->m_name = name;
    }
    //重载==运算符，让find知道如何对比Person类型数据
    bool operator==(const Person& p)
    {
        if (p.m_age == this->m_age && p.m_name == this->m_name)
            return true;
        else
            return false;
    }
    string m_name;
    int m_age;
};
void test02()
{
    //准备数据
    Person p1("A", 1);
    Person p2("B", 2);
    Person p3("C", 3);
    Person p4("D", 4);
    Person p5("E", 5);
    //放入容器中
    vector<Person>p;
    p.push_back(p1);
    p.push_back(p2);
    p.push_back(p3);
    p.push_back(p4);
    p.push_back(p5);
    //查找
    Person p6("A", 1);
    vector<Person>::iterator it = find(p.begin(), p.end(), p6);
    //输出，验证结果
    if (it == p.end())
        cout << "没找到" << endl;
    else
        cout << "找到了" << it->m_name << it->m_age << endl;
}
int main()
{
    test01();
    test02();
    return 0;
}

find_if条件查找

find_if(iterator beg, iterator end, _Pred);

  • beg//开始迭代器
  • end//结束迭代器
  • _Pred//函数或者谓词（返回bool数据类型的仿函数）
cpp 复制代码 
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
//查找内置数据类型
class GreaterFive
{
public:
    bool operator()(int v)
    {
        return v > 5;
    }
};
void test01()
{
    vector<int>v;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v.push_back(i);
    }
    vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), GreaterFive());
    if (it == v.end())
        cout << "没找到" << endl;
    else
        cout << "找到了" << *it << endl;
}
//查找自定义数据类型
class Person
{
public:
    Person(string name, int age)
    {
        this->m_age = age;
        this->m_name = name;
    }
    string m_name;
    int m_age;
};
class GreaterThree
{
public:
    bool operator()(Person& p)
    {
        return p.m_age > 3;
    }
};
void test02()
{
    //准备数据
    Person p1("A", 1);
    Person p2("B", 2);
    Person p3("C", 3);
    Person p4("D", 4);
    Person p5("E", 5);
    //放入容器中
    vector<Person>p;
    p.push_back(p1);
    p.push_back(p2);
    p.push_back(p3);
    p.push_back(p4);
    p.push_back(p5);
    //查找
    vector<Person>::iterator it = find_if(p.begin(), p.end(), GreaterThree());
    //输出，验证结果
    if (it == p.end())
        cout << "没找到" << endl;
    else
        cout << "找到了" << it->m_name << it->m_age << endl;
}
int main()
{
    test01();
    test02();
    return 0;
}

adjacent_find查找相邻重复元素

如果查到，返回相邻重复元素的第一个位置的迭代器
adjacent_find(iterator beg, iterator end)

  • beg//开始迭代器
  • end//结束迭代器
cpp 复制代码 
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
void test01()
{
    vector<int>v;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v.push_back(i);
    }
    v.push_back(5);
    vector<int>::iterator it=adjacent_find(v.begin(), v.end());
    if (it == v.end())
        cout << "未找到相邻重复元素" << endl;
    else
        cout << "找到了相邻重复元素" << *it << endl;
}
int main()
{
    test01();
    return 0;
}

binary_search二分查找

bool binary_search(iterator beg, iterator end, value);

  • 查找指定的元素，查到返回true，否则返回false
  • 注意：在无序列表中不可用，如果是无序序列，结果未知
  • beg//开始迭代器
  • end//结束迭代器
  • value//查找的元素
cpp 复制代码 
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
void test01()
{
    vector<int>v;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v.push_back(i);
    }
    cout << binary_search(v.begin(), v.end(), 5) << endl;
}
int main()
{
    test01();
    return 0;
}

count统计

对于统计自定义数据类型，需要重载==运算符

cpp 复制代码 
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
//统计内置数据类型
void test01()
{
    vector<int>v;
    v.push_back(10);
    v.push_back(20);
    v.push_back(10);
    cout << count(v.begin(), v.end(), 10) << endl;
}
//统计自定义数据类型
class Person
{
public:
    Person(string name, int age)
    {
        this->m_name = name;
        this->m_age = age;
    }
    //需要重载==运算符
    //底层要求加const
    bool operator==(const Person& p)
    {
        if (this->m_name == p.m_name)
            return true;
    }
    string m_name;
    int m_age;
};
void test02()
{
    Person p1("A", 1);
    Person p2("B", 2);
    Person p3("A", 3);
    Person p4("A", 4);
    vector<Person>p;
    p.push_back(p1);
    p.push_back(p2);
    p.push_back(p3);
    cout << "与p4同名的元素个数" << count(p.begin(), p.end(), p4) << endl;
}
int main()
{
    test01();
    test02();
    return 0;
}

count_if条件统计

按条件统计元素出现次数
count_if(iterator beg, iterator end, _Pred);

  • beg//开始迭代器
  • end//结束迭代器
  • _Pred//函数或者谓词（返回bool数据类型的仿函数）
cpp 复制代码 
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
//统计内置数据类型
class GreaterFive
{
public:
    bool operator()(int val)
    {
        return val > 5;
    }
};

void test01()
{
    vector<int>v;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v.push_back(i);
    }
    cout << count_if(v.begin(), v.end(), GreaterFive()) << endl;
}
//统计自定义数据类型
class Person
{
public:
    Person(string name, int age)
    {
        this->m_name = name;
        this->m_age = age;
    }
    string m_name;
    int m_age;
};
class AgeGreaterTwo
{
public:
    bool operator()(const Person& p)
    {
        return p.m_age > 2;
    }
};
void test02()
{
    Person p1("A", 1);
    Person p2("B", 2);
    Person p3("A", 3);
    Person p4("A", 4);
    vector<Person>p;
    p.push_back(p1);
    p.push_back(p2);
    p.push_back(p3);
    p.push_back(p4);
    //统计年龄大于2的人数
    cout << count_if(p.begin(), p.end(), AgeGreaterTwo()) << endl;
}
int main()
{
    test01();
    test02();
    return 0;
}

常用排序算法

  • sort//对容器内元素进行排序
  • random_shuffle//随机洗牌，将指定范围内的元素重新排序
  • merge//容器元素合并，并储存到另一个容器中
  • reverse//反转指定范围的元素

sort排序

sort(iterator beg, iterator end, _Pred)//排序

  • beg//开始迭代器
  • end//结束迭代器
  • _Pred//函数或者谓词，可填可不填，不填则默认升序排列
cpp 复制代码 
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
void test01()
{
    vector<int>v;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v.push_back(i);
    }
    //默认升序
    sort(v.begin(), v.end());
    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << *it << " " ;
    }
    cout << endl;
    //使用内建函数对象实现降序排列
    sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());
    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
}
int main()
{
    test01();
    return 0;
}

random_shuffle随机洗牌

random_shuffle(iterator beg, iterator end);//随机洗牌

  • 只需要提供开始迭代器和结束迭代器

srand((unsigned int)time(NULL));可以设置系统时间为随机数种子

cpp 复制代码 
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
void test01()
{
    vector<int>v;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v.push_back(i);
    }
    random_shuffle(v.begin(), v.end());
    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << *it << " " ;
    }
    cout << endl;
}
int main()
{
    test01();
    return 0;
}

merge合并

merge(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, dest);//将两个容器元素合并，并储存到另一个容器中

  • 两个容器必须是有序的
  • beg1//容器1开始迭代器
  • end1//容器1结束迭代器
  • beg2//容器2开始迭代器
  • end2//容器2结束迭代器
  • dest//目标容器开始迭代器
cpp 复制代码 
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
void Print(int val)
{
    cout << val << " ";
}
void test01()
{
    vector<int>v1;
    vector<int>v2;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i + 1);
    }
    //目标容器
    vector<int>v3;
    //目标容器需要提前开辟空间
    v3.resize(v1.size() + v2.size());
    merge(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), v3.begin());
    //合并后仍然是有序容器
    for_each(v3.begin(), v3.end(), Print);
}
int main()
{
    test01();
    return 0;
}

reverse反转

reverse(iterator beg, iterator end);//反转指定范围内的元素

  • beg//起始迭代器
  • end//结束迭代器
cpp 复制代码 
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
void Print(int val)
{
    cout << val << " ";
}
void test01()
{
    vector<int>v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }
    for_each(v1.begin(), v1.end(), Print);
    cout << endl;
    //反转
    reverse(v1.begin(), v1.end());
    for_each(v1.begin(), v1.end(), Print);
}
int main()
{
    test01();
    return 0;
}

常用拷贝和替换算法

  • copy//容器内指定范围的元素拷贝到另一个容器中
  • replace//将容器内指定范围的旧元素修改为新元素
  • replace_if//容器内指定范围满足条件的元素替换为新元素
  • swap//互换两个容器的元素

copy拷贝

copy(iterator beg, iterator end, iterator dest);//容器内指定范围的元素拷贝到另一个容器中

  • beg//开始迭代器
  • end//结束迭代器
  • dest//目标容器的开始迭代器

用到的比较少，直接用赋值操作更简单

cpp 复制代码 
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
void Print(int val)
{
    cout << val << " ";
}
void test01()
{
    vector<int>v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }
    vector<int>v2;
    //v2要提前开辟空间
    v2.resize(v1.size());
    copy(v1.begin(), v1.end(), v2.begin());
    for_each(v2.begin(), v2.end(), Print);
}
int main()
{
    test01();
    return 0;
}

replace替换

replace(iterator beg, iterator end, oldvalue, newvalue);//将区间内的旧元素替换为新元素

  • beg//起始迭代器
  • end//结束迭代器
  • oldvalue//旧元素
  • newvalue//新元素
cpp 复制代码 
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
class Print
{
public:
    void operator()(int val)
    {
        cout << val << " ";
    }
};
void test01()
{
    vector<int>v1;
    v1.push_back(1);
    v1.push_back(2);
    v1.push_back(1);
    v1.push_back(3);
    for_each(v1.begin(), v1.end(), Print());
    cout << endl;
    //替换
    replace(v1.begin(), v1.end(), 1, 2);
    for_each(v1.begin(), v1.end(), Print());
}
int main()
{
    test01();
    return 0;
}

replace_if条件替换

replace_if(iterator beg, iterator end, _Pred, newvalue);//容器内指定范围满足条件的元素替换为新元素

  • beg//开始迭代器
  • end//结束迭代器
  • _Pred//谓词
  • newvalue//替换的新元素
cpp 复制代码 
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
class Print
{
public:
    void operator()(int val)
    {
        cout << val << " ";
    }
};
class GreaterFive
{
public:
    bool operator()(const int& val)
    {
        return val > 5;
    }
};
void test01()
{
    vector<int>v;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v.push_back(i);
    }
    replace_if(v.begin(), v.end(), GreaterFive(), 0);
    for_each(v.begin(), v.end(), Print());
}
int main()
{
    test01();
    return 0;
}

swap互换

swap(container c1, container c2);//互换两个容器的元素

  • c1容器1
  • c2容器2

注意必须是同种容器

cpp 复制代码 
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
class Print
{
public:
    void operator()(int val)
    {
        cout << val << " ";
    }
};
class GreaterFive
{
public:
    bool operator()(const int& val)
    {
        return val > 5;
    }
};
void test01()
{
    vector<int>v1;
    vector<int>v2;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i + 2);
    }
    //交换前
    for_each(v1.begin(), v1.end(), Print());
    for_each(v2.begin(), v2.end(), Print());
    cout << endl;
    //交换后
    swap(v1, v2);
    for_each(v1.begin(), v1.end(), Print());
    for_each(v2.begin(), v2.end(), Print());
}
int main()
{
    test01();
    return 0;
}

常用算术生成算法

算术生成算法属于小型算法，使用时包含的头文件为

  • accumulate//计算容器元素累计总和
  • fill//向容器中添加元素

accumulate累积

accumulate(iterator beg, iterator end, value);//计算容器元素累计总和

  • beg//起始迭代器
  • end//结束迭代器
  • value//起始值
cpp 复制代码 
#include<iostream>
#include<vector>
#include<numeric>
using namespace std;

void test01()
{
    vector<int>v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }
    int total = accumulate(v1.begin(), v1.end(), 0);
    cout << total << endl;
}
int main()
{
    test01();
    return 0;
}

fill填充

fill(iterator beg, iterator end, value);//向容器中添加元素

  • beg//起始迭代器
  • end//结束迭代器
  • value//填充的值
cpp 复制代码 
#include<iostream>
#include<vector>
#include<numeric>
using namespace std;

void test01()
{
    vector<int>v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }
    for (vector<int>::iterator it = v1.begin(); it != v1.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
    fill(v1.begin(), v1.end(), 0);
    for (vector<int>::iterator it = v1.begin(); it != v1.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
}
int main()
{
    test01();
    return 0;
}

常用集合容器

  • set_intersection//求两个容器的交集
  • set_union//求两个容器的并集
  • set_difference//求两个容器的差集

set_intersection求交集

set_intersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);//求两个容器的交集

  • beg1//容器1开始迭代器
  • end1//容器1结束迭代器
  • beg2//容器2开始迭代器
  • end2//容器2结束迭代器
  • dest//目标容器开始迭代器

注意事项：

  • 返回值为迭代器，指向交集最后一个元素的下一个位置
  • 求交集的两个集合必须为有序数列
  • 目标容器开辟空间需要从两个容器中取小值

交集就是两个容器重复的元素

cpp 复制代码 
#include<iostream>
#include<vector>
#include<numeric>
#include<algorithm>
using namespace std;
void myPrint(int val)
{
    cout << val << " ";
}
void test01()
{
    vector<int>v1;
    vector<int>v2;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i + 2);
    }
    for_each(v1.begin(), v1.end(), myPrint);
    cout << endl;
    for_each(v2.begin(), v2.end(), myPrint);
    cout << endl;
    //目标容器需要提前开辟空间，最特殊的情况，大容器包含小容器
    vector<int>v3;
    v3.resize(min(v1.size(), v2.size()));
    //取交集
    vector<int>::iterator itEnd = set_intersection(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), v3.begin());
    for_each(v3.begin(), itEnd, myPrint);
    cout << endl;
    //如果不用返回的itEnd，会把0也给打印出来
    for_each(v3.begin(), v3.end(), myPrint);
}
int main()
{
    test01();
    return 0;
}

set_union求并集

set_union(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);//求两个容器的并集

  • beg1//容器1开始迭代器
  • end1//容器1结束迭代器
  • beg2//容器2开始迭代器
  • end2//容器2结束迭代器
  • dest//目标容器开始迭代器

注意事项：

  • 返回值为迭代器，指向并集最后一个元素的下一个位置
  • 求并集的两个集合必须为有序数列
  • 目标容器开辟空间需要两个容器相加
cpp 复制代码 
#include<iostream>
#include<vector>
#include<numeric>
#include<algorithm>
using namespace std;
void myPrint(int val)
{
    cout << val << " ";
}
void test01()
{
    vector<int>v1;
    vector<int>v2;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i + 2);
    }
    for_each(v1.begin(), v1.end(), myPrint);
    cout << endl;
    for_each(v2.begin(), v2.end(), myPrint);
    cout << endl;
    //目标容器需要提前开辟空间，最特殊的情况，两个容器没有交集
    vector<int>v3;
    v3.resize(v1.size() + v2.size());
    //取并集
    vector<int>::iterator itEnd = set_union(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), v3.begin());
    for_each(v3.begin(), itEnd, myPrint);
    cout << endl;
    //如果不用返回的itEnd，会把0也给打印出来
    for_each(v3.begin(), v3.end(), myPrint);
}
int main()
{
    test01();
    return 0;
}

set_difference求差集

set_difference(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);//求两个容器的差集

  • beg1//容器1开始迭代器
  • end1//容器1结束迭代器
  • beg2//容器2开始迭代器
  • end2//容器2结束迭代器
  • dest//目标容器开始迭代器

注意事项：

  • 返回值为迭代器，指向并集最后一个元素的下一个位置
  • 求并集的两个集合必须为有序数列
  • 目标容器开辟空间需要从两个容器中取大值
cpp 复制代码 
#include<iostream>
#include<vector>
#include<numeric>
#include<algorithm>
using namespace std;
void myPrint(int val)
{
    cout << val << " ";
}
void test01()
{
    vector<int>v1;
    vector<int>v2;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i + 2);
    }
    for_each(v1.begin(), v1.end(), myPrint);
    cout << endl;
    for_each(v2.begin(), v2.end(), myPrint);
    cout << endl;
    //目标容器需要提前开辟空间，最特殊的情况，大容器和小容器没有交集
    //取两个容器中大的size作为目标容器开辟空间
    vector<int>v3;
    v3.resize(max(v1.size(),v2.size()));
    //取并集
    vector<int>::iterator itEnd = set_difference(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), v3.begin());
    for_each(v3.begin(), itEnd, myPrint);
    cout << endl;
    //如果不用返回的itEnd，会把0也给打印出来
    for_each(v3.begin(), v3.end(), myPrint);
}
int main()
{
    test01();
    return 0;
}
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