C++ primer 第十章习题

chapter10 泛型算法

练习

10.1 节练习

练习10.1

• 头文件algorithm中定义了一个名为count的函数，它类似find，接受一对迭代器和一个值作为参数。count返回给定值在序列中出现的次数。编写程序，读取int序列存入vector中，打印有多少个元素的值等于给定值。

#include 
int main() {
	int i;
	vector vi;
	while (cin >> i)
		vi.push_back(i);
	cout << count(vi.cbegin(), vi.cend(), 6);
}

练习10.2

• 重做上一题，但读取string序列存入 list 中。

#include 
int main() {
	string str;
	list lst;
	while (cin >> str)
		lst.push_back(str);
	cout << count(lst.cbegin(), lst.cend(), "a");
}

10.2.1 节练习

练习10.3

• 用accumulate求一个vector中的元素之和。

#include 
int main(){
    vector vi = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
    cout << accumulate(vi.cbegin(), vi.cend(), 0) << endl;
}

练习10.4

• 假定v是一个vector，那么调用 accumulate(v.cbegin(),v.cend(),0) 有何错误（如果存在的话）？

最终得到的结果将会由于每次将值添加到结果时，因double到int的隐式转换丢失精度。

练习10.5

• 在本节对名册（roster）调用equal 的例子中，如果两个名册中保存的都是C风格字符串而不是string，会发生什么？

正常运行并返回正确结果。

10.2.2 节练习

练习10.6

• 编写程序，使用fill_n将一个序列中的 int 值都设置为 0。

int main(){
    vector vi(10, 10);
    fill_n(vi.begin(), vi.size(), 0);
    for (int i : vi)
        cout << i << endl;
}

练习10.7

• 下面程序是否有错误？如果有，请改正：

(a) 
vector vec; list lst; int i;
while (cin >> i)
    lst.push_back(i);
copy(lst.cbegin(), lst.cend(), vec.begin());
(b)
vector vec;
vec.reserve(10);
fill_n(vec.begin(), 10, 0);

（a）有错。vec是空容器，无法向一个空容器去复制数据。

（b）有错。虽然为vec提供了内存空间，但此时vec仍是一个空容器，无法向空容器去写入元素，该语句的结果是未定义的。

练习10.8

• 本节提到过，标准库算法不会改变它们所操作的容器的大小。为什么使用back_inserter不会使这一断言失效？

对于标准库算法而言，它只会使用赋值算法将容器内的值改变。而当标准库算法使用back_inserter时，赋值运算符将变作调用push_back函数，而非原本的赋值函数。可见这一行为是因为使用了back_inserter才导致改变了容器的大小，对于标准库算法而言仅仅是调用了赋值算法而已，因此不会使这一断言失效。

10.2.3 节练习

练习10.9

• 实现你自己的elimDups。测试你的程序，分别在读取输入后、调用 unique后以及调用erase后打印vector的内容。

void eliminate_duplicates(vector &v)
{
    sort(v.begin(), v.end());
    for (auto i : v)
        cout << i << "  ";
    cout << endl;

    auto end_unique = unique(v.begin(), v.end());
    for (auto i : v)
        cout << i << "  ";
    cout << endl;

    v.erase(end_unique, v.end());
    for (auto i : v)
        cout << i << "  ";
    cout << endl;
}
int main()
{
    vector v = {"abc", "abc", "efg", "hij", "klmn", "opq", "xyz", "klmn"};
    eliminate_duplicates(v);
    return 0;
}

练习10.10

• 你认为算法不改变容器大小的原因是什么？

因为泛型函数使用的是迭代器，因此其本身就没有容器的概念。这也是为了通用性服务，不考虑容器本身，而通过迭代器来直接访问其中的元素。另外，由于迭代器容易因为元素的删除插入等原因失效，因此为了避免这种情况发生，会限制泛型函数进行增删的操作，避免出现迭代器失效的情况。

10.3.1 节练习

练习10.11

• 编写程序，使用stable_sort和isShorter将传递给你的elimDups版本的vector排序。打印vector的内容，验证你的程序的正确性。

void eliminate_duplicates(vector &v)
{
	sort(v.begin(), v.end());
	auto end_unique = unique(v.begin(), v.end());
	v.erase(end_unique, v.end());
}

bool isShorter(const string &s1, const string &s2) {
	return s1.size() < s2.size();
}

int main()
{
	vector v = { "abc", "abc", "efg", "hij", "klmn", "opq", "xyz", "klmn" };
	eliminate_duplicates(v);
	stable_sort(v.begin(), v.end(), isShorter);
	for (auto i : v)
		cout << i << " ";
	return 0;
}

练习10.12

• 编写名为compareIsbn的函数，比较两个 Sales_data 对象的isbn( ) 成员。使用这个函数排序一个保存 Sales_data 对象的 vector。

void compareIsbn(const Sales_data &S1, const Sales_data &S2){
    return S1.isbn() < S2.isbn();
}

练习10.13

• 标准库定义了名为 partition 的算法，它接受一个谓词，对容器内容进行划分，使得谓词为true 的值会排在容器的前半部分，而使得谓词为 false 的值会排在后半部分。算法返回一个迭代器，指向最后一个使谓词为 true 的元素之后的位置。编写函数，接受一个 string，返回一个 bool 值，指出 string 是否有5个或更多字符。使用此函数划分 words。打印出长度大于等于5的元素。

bool morethan5(const string &str) {
	return str.size() > 4;
}
int main() {
	vector v{ "1", "12", "123", "1234", "12345", "123456" };
	for (const string &str : v) {
		if (morethan5(str))
			cout << str << endl;
	}
}

10.3.2 节练习

练习10.14

• 编写一个 lambda ，接受两个int，返回它们的和。

int main() {
	auto f = [](int i, int j) {return i + j; };
	cout << f(1, 2) << endl;
}

练习10.15

• 编写一个 lambda ，捕获它所在函数的 int，并接受一个 int参数。lambda 应该返回捕获的 int 和 int 参数的和。

int main() {
	int i = 5;
	auto f = [i](int j) {return i + j; };
	cout << f(5);
}

练习10.16

• 使用 lambda 编写你自己版本的 biggies。

略。

练习10.17

• 重写10.3.1节练习10.12（第345页）的程序，在对sort的调用中使用 lambda 来代替函数 compareIsbn。

sort(v.begin(), v.end(), [](const Sales_data &s1, const Sales_data &s2) 
     {return s1.isbn() < s2.isbn(); });

练习10.18

• 重写 biggies，用 partition 代替 find_if。我们在10.3.1节练习10.13（第345页）中介绍了 partition 算法。

void eliminate_duplicates(vector &v)
{
	sort(v.begin(), v.end());
	auto end_unique = unique(v.begin(), v.end());
	v.erase(end_unique, v.end());
}

void biggies(vector &words, vector::size_type sz) {
	eliminate_duplicates(words);
	stable_sort(words.begin(), words.end(), [](const string &a, const string &b) {return a.size() < b.size(); });
	auto wz = partition(words.begin(), words.end(), [sz](const string &a) {return a.size() < sz; });
	auto count = words.end() - wz;
	for_each(wz, words.end(), [](const string &s) { cout << s << " "; });
}

int main() {
	std::vector v = { "a", "b", "bc", "abc", "1234", "12345", "123456" };
	biggies(v, 4);
}

练习10.19

• 用 stable_partition 重写前一题的程序，与 stable_sort 类似，在划分后的序列中维持原有元素的顺序。

void eliminate_duplicates(vector &v)
{
	sort(v.begin(), v.end());
	auto end_unique = unique(v.begin(), v.end());
	v.erase(end_unique, v.end());
}

void biggies(vector &words, vector::size_type sz) {
	eliminate_duplicates(words);
	stable_sort(words.begin(), words.end(), [](const string &a, const string &b) {return a.size() < b.size(); });
	auto wz = stable_partition(words.begin(), words.end(), [sz](const string &a) {return a.size() >= sz; });
	auto count = words.end() - wz;
	for_each(wz, words.end(), [](const string &s) { cout << s << " "; });
}

int main() {
	std::vector v = { "13", "12", "123", "1234", "12345", "123456" };
	biggies(v, 4);
}

10.3.3 节练习

练习10.20

• 标准库定义了一个名为 count_if 的算法。类似 find_if，此函数接受一对迭代器，表示一个输入范围，还接受一个谓词，会对输入范围中每个元素执行。count_if返回一个计数值，表示谓词有多少次为真。使用count_if重写我们程序中统计有多少单词长度超过6的部分。

void eliminate_duplicates(vector &v)
{
	sort(v.begin(), v.end());
	auto end_unique = unique(v.begin(), v.end());
	v.erase(end_unique, v.end());
}

int biggies(vector &words, vector::size_type sz) {
	eliminate_duplicates(words);
	auto count = count_if(words.begin(), words.end(), [sz](const string &a) {return a.size() >= sz; });
	return count;
}

int main() {
	std::vector v = { "13", "12", "123", "1234", "12345", "123456" };
	cout << biggies(v, 4);
}

练习10.21

• 编写一个lambda，捕获一个局部Int变量，并递减变量值，直至它变为0。一旦变量变为0，再调用lambda应该不再递减变量。lambda应该返回一个bool值，指出捕获 的变量是否为0。

int main() {
	int i = 10;
	auto f = [&i]() {if (i == 0) return true; else { while (i != 0) --i; return false; }};
	cout << f() << "   " << i << endl;
	cout << f() << "   " << i << endl;
}

10.3.4 节练习

练习10.22

• 重写统计长度小于等于6的单词数量的程序，使用函数代替 lambda。

void eliminate_duplicates(vector &v)
{
	sort(v.begin(), v.end());
	auto end_unique = unique(v.begin(), v.end());
	v.erase(end_unique, v.end());
}
bool check_size(const string &str, string::size_type sz) {
	return str.size() >= sz;
}
int biggies(vector &words, vector::size_type sz) {
	eliminate_duplicates(words);
	auto count = count_if(words.begin(), words.end(), bind(check_size, _1, sz));
	return count;
}

int main() {
	std::vector v = { "13", "12", "123", "1234", "12345", "123456" };
	cout << biggies(v, 4);
}

练习10.23

• bind 接受几个参数？

bind函数接收一个函数，并接收一个参数列表，其中参数列表的数量没有限制。

练习10.24

• 给定一个string，使用 bind 和 check_size 在一个 int 的vector 中查找第一个大于string长度的值。

bool check_size(const string &str, string::size_type sz) {
	return str.size() < sz;
}
int main(){
    string str = "hello";
    vector vi = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
    find_if(vi.begin(), vi.end(), bind(check_size, str, _1));
}

练习10.25

• 在10.3.2节（第349页）的练习中，编写了一个使用partition 的biggies版本。使用 check_size 和 bind 重写此函数。

void eliminate_duplicates(vector &v)
{
	sort(v.begin(), v.end());
	auto end_unique = unique(v.begin(), v.end());
	v.erase(end_unique, v.end());
}
bool check_size(const string &str, string::size_type sz) {
	return str.size() < sz;
}
void biggies(vector &words, vector::size_type sz) {
	eliminate_duplicates(words);
	stable_sort(words.begin(), words.end(), [](const string &a, const string &b) {return a.size() < b.size(); });
	auto wz = partition(words.begin(), words.end(), bind(check_size, _1, sz));
	auto count = words.end() - wz;
	for_each(wz, words.end(), [](const string &s) { cout << s << " "; });
}

int main() {
	std::vector v = { "a", "b", "bc", "abc", "1234", "12345", "123456" };
	biggies(v, 4);
}

10.4.1 节练习

练习10.26

• 解释三种插入迭代器的不同之处。

back_inserter 创建一个使用push_back的迭代器，将元素插入的容器末尾。接收被插入元素一个参数。

front_inserter 创建一个使用push_front的迭代器，将元素插入到容器头部。接收被插入元素一个参数。

inserter 创建一个使用insert的迭代器，将元素插入到指定位置。接收被插入元素和目标位置两个参数。

练习10.27

• 除了 unique（参见10.2.3节，第343页） 之外，标准库还定义了名为 unique_copy 的函数，它接受第三个迭代器，表示拷贝不重复元素的目的位置。编写一个程序，使用 unique_copy将一个vector中不重复的元素拷贝到一个初始化为空的list中。

int main() {
	vector v1 = { 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5 };
	vector v2;
	unique_copy(v1.begin(), v1.end(), back_inserter(v2));
	for (int i : v2)
		cout << i << endl;
}

练习10.28

• 一个vector 中保存 1 到 9，将其拷贝到三个其他容器中。分别使用inserter、back_inserter 和 front_inserter 将元素添加到三个容器中。对每种 inserter，估计输出序列是怎样的，运行程序验证你的估计是否正确。

int main() {
	vector v1 = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
	list lst1;
	list lst2;
	list lst3;
	copy(v1.begin(), v1.end(), inserter(lst1, lst1.begin()));
	for (int i : lst1)    //{1,2,3,4,5,6,7,8,9}
		cout << i;
	cout << endl;
	copy(v1.begin(), v1.end(), back_inserter(lst2));
	for (int i : lst2)    //{1,2,3,4,5,6,7,8,9}
		cout << i;
	cout << endl;
	copy(v1.begin(), v1.end(), front_inserter(lst3));
	for (int i : lst3)    //{9,8,7,6,5,4,3,2,1}
		cout << i;
}

10.4.2 节练习

练习10.29

• 编写程序，使用流迭代器读取一个文本文件，存入一个vector中的string里。

int main(){
    string str = "file_name";
    ifstream input(stf);
    istream_iterator iter(input), eof;
    vector v(iter(input), eof);
    ostream_iterator iter_out(cout, "\n");
    copy(v.begin(), v.end(), iter_out);
    cout << endl;
}

练习10.30

• 使用流迭代器、sort 和 copy 从标准输入读取一个整数序列，将其排序，并将结果写到标准输出。

int main() {
	istream_iterator in(cin), eof;
	vector v(in, eof);
	sort(v.begin(), v.end());
	ostream_iterator out(cout, "\n");
	copy(v.begin(), v.end(), out);
	cout << endl;
}

练习10.31

• 修改前一题的程序，使其只打印不重复的元素。你的程序应该使用 unique_copy（参见10.4.1节，第359页）。

int main() {
	istream_iterator in(cin), eof;
	vector v(in, eof);
	sort(v.begin(), v.end());
	ostream_iterator out(cout, "\n");
	unique_copy(v.begin(), v.end(), out);
	cout << endl;
}

练习10.32

• 重写1.6节（第21页）中的书店程序，使用一个vector保存交易记录，使用不同算法完成处理。使用 sort 和10.3.1节（第345页）中的 compareIsbn 函数来排序交易记录，然后使用 find 和 accumulate 求和。

练习10.33

• 编写程序，接受三个参数：一个输入文件和两个输出文件的文件名。输入文件保存的应该是整数。使用 istream_iterator 读取输入文件。使用 ostream_iterator 将奇数写入第一个输入文件，每个值后面都跟一个空格。将偶数写入第二个输出文件，每个值都独占一行。

void func(const string& input_filename, const string& output_filename1, const string& output_filename2){
    ifstream in(input_filename);
    istream_iterator iter_in(in), eof;
    ostream_iterator iter_out1(ofstream(output_filename1), " "), ite_out2(ofsteam(out_filename2), "\n");
    while(iter_in != eof){
        if (i&1 == 1)
            *iter_out1++ = i;
        else
            *iter_out2++ = i;
        ++iter_in;
    }
}

10.4.3 节练习

练习10.34

• 使用 reverse_iterator 逆序打印一个vector。

int main() {
	vector v = { 1,2,3,4,5,6,7,8 };
	for (auto riter = v.crbegin(); riter != v.crend(); ++riter)
		cout << *riter << endl;
}

练习10.35

• 使用普通迭代器逆序打印一个vector。

int main() {
	vector v = { 1,2,3,4,5,6,7,8 };
	for (auto iter = v.cend() - 1; iter >= v.cbegin(); --iter) {
		cout << *iter << endl;
		if (iter == v.cbegin())
			break;
	}
}

练习10.36

• 使用 find 在一个 int 的list 中查找最后一个值为0的元素。

int main() {
	list lst = { 1,0,1,0,1,0,1 };
	auto index = find(lst.crbegin(), lst.crend(), 0);
	cout << "last zero: " << *index << endl;
}

练习10.37

• 给定一个包含10 个元素的vector，将位置3到7之间的元素按逆序拷贝到一个list中。

int main() {
	vector vi = { 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
	list lst;
	copy(vi.crbegin() + 2, vi.crend() - 3, back_inserter(lst));
	for (int i : lst)
		cout << i << endl;
}

10.5.1 节练习

练习10.38

• 列出5个迭代器类别，以及每类迭代器所支持的操作。

输入迭代器（input iterator）： iter1==iter2 、iter1!=iter2 、 iter++、 *iter 、 iter->xx

输出迭代器（output iterator）： ++iter、 *iter

前向迭代器（forward iterator）： iter1==iter2 、iter1!=iter2 、 iter++、 *iter 、 iter->xx

双向迭代器（bidirectional iterator）： iter1==iter2 、iter1!=iter2 、 iter++、 iter-- 、*iter 、 iter->xx

随机访问迭代器（random-access iterator）：iter1==iter2 、iter1!=iter2、iter++、iter-- 、*iter 、 iter->xx 、 iter1(< 、 <= 、 > 、 >=)iter2、 iter(+、+=、-、-=)i 、iter1-iter2、iter[n]

练习10.39

• list 上的迭代器属于哪类？vector呢？

list：前向迭代器。vector：随机访问迭代器。

练习10.40

• 你认为 copy 要求哪类迭代器？reverse 和 unique 呢？

copy：前两个为输入，后一个为输出。

reverse：双向迭代器。

unique：前向迭代器。

10.5.3 节练习

练习10.41

• 仅根据算法和参数的名字，描述下面每个标准库算法执行什么操作：

replace(beg, end, old_val, new_val);

将beg至end范围内所有值为old_val的元素替换为new_val。

replace_if(beg, end, pred, new_val);

将beg至end范围内所有通过谓词pred判定为真的元素替换为new_val。

replace_copy(beg, end, dest, old_val, new_val);

将beg至end范围内所有值为old_val的元素替换为new_val的结果复制到dest迭代器及其后续部分。不改变原容器内的值。

replace_copy_if(beg, end, dest, pred, new_val);

将beg至end范围内所有通过谓词pred判定为真的元素替换为new_val的结果复制到dest迭代器及其后续部分。不改变原容器内的值。

10.6 节练习

练习10.42

• 使用 list 代替 vector 重新实现10.2.3节中的去除重复单词的程序。

void elimDups(list &words){
    sort(words.begin(), words.end());
    list.unique();
}