C++STL常用算法

概述

• 算法主要由头文件、、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、赋值、修改等等
• 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，用以声明函数对象

常用遍历算法for_each

• for_each遍历容器，在实际开发中是最常用的遍历算法，需要熟练掌握。
• transform搬运容器到另一个容器中

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

// 普通函数(常用)
void print1(const int &val)
{
    cout << val << " ";
}

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

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

    for_each(v.begin(),v.end(),print2());  // 放入仿函数对象
}

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

常用遍历算法transform

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

// 普通函数(常用)
void printVector(const int &val)
{
    cout << val << " ";
}

// 定义一个仿函数
class Transform
{
public:
    int operator()(int v)
    {
        return v + 3; // 也可以进行加减及其他运算后，再返回
    }
};

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

    vector<int> v2;       // 把容器1中的元素，搬到容器2中
    v2.resize(v1.size()); // 给容器2开辟空间，目标容器需要提前开辟空间

    transform(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), Transform()); // 把容器1中的元素，搬到容器2中

    for_each(v1.begin(), v1.end(), printVector); // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    cout << endl;

    for_each(v2.begin(), v2.end(), printVector); // 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
    cout << endl;
}

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

find

• find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()

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

void test1()
{
    vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }
    vector<int>::iterator it = find(v1.begin(), v1.end(), 5); // 查找元素5是否存在
    if (it == v1.end())
    {
        cout << "没有找到！" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "找到：" << *it << endl;
    }
}

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

find_if

功能描述：按条件查找元素。找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置。

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

// 查找内置数据类型
class GreaterFive
{
public:
    bool operator()(int val)
    {
        return val > 5;
    }
};
void test1()
{
    vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }
    vector<int>::iterator it = find_if(v1.begin(), v1.end(), GreaterFive());
    if (it == v1.end())
    {
        cout << "没有找到" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "找到大于5的数字为：" << *it << endl; // 输出6
    }
}

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

adjacent_find

功能描述：查找相邻重复元素，返回相邻元素的第一个位置的迭代器。
面试时可能会考。

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

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

    if (it == v1.end())
    {
        cout << "没有找到" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "找到相邻元素：" << *it << endl; // 输出2
    }
}

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

binary_search(二分查找)

• 功能描述：查找指定元素是否存在。查到返回true，否则false
• 注意：在无序序列中不可用

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

void test1()
{
    vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }
    bool ret = binary_search(v1.begin(), v1.end(), 9); // 最后一个元素为要查找的元素
    if (ret)
    {
        cout << "找到了" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "未找到" << endl;
    }
}

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

count

• 功能描述：统计元素出现的次数

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

void test1()
{
    vector<int> v1;
    v1.push_back(1);
    v1.push_back(2);
    v1.push_back(2);
    int num = count(v1.begin(),v1.end(),2);
    cout<<"2的元素个数为："<<num<<endl;  // 输出2
}

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

count_if

• 功能描述：按条件统计元素个数

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

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

void test1()
{
    vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }
    int num = count_if(v1.begin(), v1.end(), CountIf());
    cout << "大于5的元素个数：" << num << endl;
}

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

常用排序算法

• sort对容器内元素进行排序
• random_shuffle洗牌，指定范围内的元素水机调整次序
• merge容器元素合并，并存储在另一容器中
• reverse反转指定范围的元素

sort

功能描述：进行升序或降序

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

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

void test1()
{
    vector<int> v1;
    v1.push_back(5);
    v1.push_back(1);
    v1.push_back(6);

    // 利用sort进行排序，默认升序
    sort(v1.begin(), v1.end());
    for_each(v1.begin(), v1.end(), printVector);
    cout << endl;

    // 改用降序
    sort(v1.begin(), v1.end(), greater<int>());
    for_each(v1.begin(), v1.end(), printVector);
    cout << endl;
}

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

random_shuffle

功能描述：洗牌，指定范围内的元素随机调整次序

• 使用时，注意加随机种子，才能做到随机

#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;

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

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

    // 加随机种子
    srand((unsigned int)time(NULL)); // 加入这条语句后，每次的输出结果都不一样了

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

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

merge

功能描述：将两个容器元素合并，并存储到另一个容器中

• 注意：合并后，目标容器仍然是有序的

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

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

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

    vector<int> v3;
    v3.resize(v1.size() + v2.size());                              // 给容器分配空间
    merge(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), v3.begin()); // 将v1和v2中的数据，合并到v3

    for_each(v3.begin(), v3.end(), printVector); // 输出v3仍然是有序的
    cout << endl;
}

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

reverse

功能描述：将容器内元素进行反转

• 效果等同于排序算法sort中的降序

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

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

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

    cout << "反转前：";
    for_each(v1.begin(), v1.end(), printVector);
    cout << endl;

    cout << "反转后：";
    reverse(v1.begin(), v1.end());  // 效果等同于排序算法中的降序
    for_each(v1.begin(), v1.end(), printVector);
    cout << endl;
}

int main()
{
    test1();
    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

功能描述：将容器内指定范围内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

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

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

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

    vector<int> v2;
    v2.resize(v1.size()); // 给v2容器分配内存空间
    copy(v1.begin(), v1.end(), v2.begin());
    v2 = v1; // 同上

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

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

replace

功能描述：将容器内指定范围的所有旧元素修改为新元素

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

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

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

    cout << "替换后：";
    replace(v1.begin(), v1.end(), 0, 1); // 把所有的旧值0，替换为新值1
    for_each(v1.begin(), v1.end(), printVector);
    cout << endl;
}

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

replace_if

功能描述：将区间内满足条件的元素，替换成指定元素

• 可以利用仿函数灵活筛选满足的条件

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

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

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

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

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

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

swap

• 功能描述：互换两个同种类型的容器内的元素
• 无需重新指定容器的大小

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

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

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

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

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

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

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

常用算术生成算法

算术生成算法属于小型算法，使用时需要包含头文件#include

• accumulate计算容器内元素累计总和
• fill向容器中添加元素
  示例1：容器内元素求和

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

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

void test1()
{
    vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 3; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }

    int total = accumulate(v1.begin(), v1.end(), 0); // 最后一个参数是起始累加值0
    cout << total;                                   // 输出容器内元素的和
}

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

示例2：向容器内添加元素

#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;

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

void test1()
{
    vector<int> v1;
    v1.resize(10);                 // 重新指定容器大小
    fill(v1.begin(), v1.end(), 1); // 填充元素1

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

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

常用集合算法

• 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交集

• 功能描述：求两个容器的交集(两个容器中重复的元素)
• 注意：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
  总结：

1. 求交集的两个集合必须为有序序列
2. 目标容器开启空间需要从两个容器中取小值
3. set_intersection返回值是交集中最后一个元素的位置

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

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

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

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

    vector<int> v3; // 目标容器

    v3.resize(min(v1.size(), v2.size())); // 开辟空间时，取小容器的size即可
    set_intersection(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), v3.begin());

    for_each(v3.begin(), v3.end(), printVector); // 输出 0 1 2 3 4
    cout << endl;
}

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

set_union并集

功能描述：求两个集合的并集

• 注意：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
• set_union返回值是并集中最后一个元素的位置

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

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

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

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

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

    vector<int>::iterator itEnd = set_union(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), v3.begin());

    for_each(v3.begin(), itEnd, printVector); // 输出0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    cout << endl;
}

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

set_difference差集

1. 注意是v1-v2还是v2-v1
2. 两个容器为有序序列
3. 目标容器开辟空间为两个容器中的较大值
4. set_difference返回值是差集中最后一个元素的位置

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

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

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

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

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

    cout << "v1和v2的差集：";
    vector<int>::iterator itEnd1 = set_difference(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), v3.begin());
    for_each(v3.begin(), itEnd1, printVector); // 输出5 6 7 8 9
    cout << endl;

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

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