C++核心编程：P18-＞STL----常用算法(上)

本系列文章为黑马程序员C++教程学习笔记，前面的系列文章链接如下
C++核心编程：P1-＞程序的内存模型
C++核心编程：P2-＞引用
C++核心编程：P3-＞函数提高
C++核心编程：P4-＞类和对象----封装
C++核心编程：P5-＞类和对象----对象的初始化和清理
C++核心编程：P6-＞类和对象----C++对象模型和this指针
C++核心编程：P7-＞类和对象----友元
C++核心编程：P8-＞类和对象----运算符重载
C++核心编程：P9-＞类和对象----继承
C++核心编程：P10-＞类和对象----多态
C++核心编程：P11-＞文件操作
C++核心编程：P12-＞模板----函数模板
C++核心编程：P13-＞模板----类模板
C++核心编程：P14-＞STL----STL初识
C++核心编程：P15-＞STL----常用容器(上)
C++核心编程：P16-＞STL----常用容器(下)
C++核心编程：P17-＞STL----函数对象

---

概述:

• 算法主要是由头文件 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、遍历操作、复制、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。

一、常用遍历算法

学习目标： 掌握常用的遍历算法
算法简介：
for_each //遍历容器
transform //搬运容器到另一个容器中

1.1 for_each

功能描述： 实现遍历容器
函数原型：for_each(iterator beg, iterator end, _func);
遍历算法 遍历容器元素
beg：开始迭代器
end：结束迭代器
_func：普通函数或者函数对象(仿函数)

示例： 测试for_each的用法，我们首先看下for_each的源码。

可以看出for_each使用指定的函数来完成遍历元素操作。

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

//普通函数
void print01(int val)
{
	cout << val << " ";
}

//仿函数
class print02
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

void test01()
{
	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v.push_back(i);
	}
	for_each(v.begin(), v.end(), print01);
	cout << endl;
	for_each(v.begin(), v.end(), print02());
	cout << endl;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");

	return 0;
}

运行，效果如下

1.2 transform

功能描述： 搬运容器到另一个容器中
函数原型：transform(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, _func);
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：函数或者函数对象，在搬运过程中对数据做的操作。

示例： 测试transform的功能

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

//普通函数，将元素搬运过去并+100
int Transform(int val)
{
	return val + 100;
}

//仿函数
class print02
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

void test01()
{
	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v.push_back(i);
	}
	for_each(v.begin(), v.end(), print02());
	cout << endl;

	vector<int> v2;
	v2.resize(v.size()); //目标容器必须先开辟空间
	transform(v.begin(), v.end(), v2.begin(), Transform);
	for_each(v2.begin(), v2.end(), print02());
	cout << endl;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");

	return 0;
}

运行，效果如下。

二、常用查找算法

学习目标： 掌握常用的查找算法
算法简介：
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

2.1 find

功能描述： 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()
函数原型：find(iterator beg, iterator end, value);
按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置
beg：开始迭代器
end：结束迭代器
value：查找的元素

案例： 使用find查找内置数据类型

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

void test01()
{
	vector<int> v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}
	vector<int>::iterator it = find(v1.begin(), v1.end(), 5);
	if (it == v1.end())
	{
		cout << "没找到" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "找到 值为：" << *it << endl;
	}
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");

	return 0;
}

运行，效果如下。

案例： 使用find查找自定义数据类型

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

class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Age = age;
		this->m_Name = name;
	}
	bool operator==(const Person& p)
	{
		if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
			return true;
		else
			return false;	
	}

	int m_Age;
	string m_Name;
};

void test01()
{
	Person p1("aaa", 10);
	Person p2("bbb", 20);
	Person p3("ccc", 30);
	Person p4("ddd", 40);
	Person p5("eee", 50);

	vector<Person> v;
	v.push_back(p1);
	v.push_back(p2);
	v.push_back(p3);
	v.push_back(p4);
	v.push_back(p5);

	vector<Person>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), p3);
	if (it == v.end())
	{
		cout << "没找到" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "找到了 姓名：" << it->m_Name << " 年龄：" << it->m_Age << endl;
	}
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");

	return 0;
}

运行，效果如下。

代码中要为Person类重载==运算符，否则会出错。这是因为find的源码中直接将迭代器解引用后的数据与要查找的数据对比，而Person是自定义数据类型无法直接对比，所以要重载Person的==运算符。

2.2 find_if

功能描述： 按条件查找元素
函数原型： find_if(iterator beg, iterator end, _Pred);
按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置
beg：开始迭代器
end：结束迭代器
_Pred：函数或者谓词(返回bool类型的仿函数)

案例： 测试内置数据类型和自定义数据类型的find_if功能

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

class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Age = age;
		this->m_Name = name;
	}
	int m_Age;
	string m_Name;
};

//测试内置数据类型，查找大于4的数据
class Greater4
{
public:
	bool operator()(int val)
	{
		return val > 5;
	}
};

//测试自定义数据类型，查找年龄大于20的数据
class Greater20
{
public:
	bool operator()(Person& p)
	{
		return p.m_Age > 20;
	}
};

void test01()
{
	vector<int> v1;
	v1.push_back(3);
	v1.push_back(4);
	v1.push_back(5);
	v1.push_back(6);
	v1.push_back(7);
	vector<int>::iterator it = find_if(v1.begin(), v1.end(), Greater4());
	if (it == v1.end())
	{
		cout << "没找到" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "找到 元素为：" << *it << endl;
	}

	Person p1("aaa", 10);
	Person p2("bbb", 20);
	Person p3("ccc", 30);
	Person p4("ddd", 40);
	Person p5("eee", 50);
	vector<Person> v;
	v.push_back(p1);
	v.push_back(p2);
	v.push_back(p3);
	v.push_back(p4);
	v.push_back(p5);

	vector<Person>::iterator it2 = find_if(v.begin(), v.end(), Greater20());
	if (it2 == v.end())
	{
		cout << "没找到" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "找到了 姓名：" << it2->m_Name << " 年龄：" << it2->m_Age << endl;
	}
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");

	return 0;
}

运行，效果如下。

2.3 adjacent_find

功能描述： 查找相邻重复元素
函数原型：adjacent_find(iterator beg, iterator end);
查找相邻重复元素,返回相邻元素的第一个位置的迭代器
beg：开始迭代器
end：结束迭代器

示例： 测试adjancent_find功能

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

void test01()
{
	vector<int> v1;
	v1.push_back(0);
	v1.push_back(1);
	v1.push_back(3);
	v1.push_back(0);
	v1.push_back(4);
	v1.push_back(4);
	v1.push_back(6);
	v1.push_back(7);
	vector<int>::iterator it = adjacent_find(v1.begin(), v1.end());
	if (it == v1.end())
	{
		cout << "没找到" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "找到 元素为：" << *it << endl;
	}
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");

	return 0;
}

运行，效果如下。

2.4 binary_search

功能描述： 查找指定元素是否存在
函数原型：bool binary_search(iterator beg, iterator end, value);
查找指定的元素，查到 返回true 否则false
注意: 在无序序列中不可用
beg：开始迭代器
end：结束迭代器
value：查找的元素

示例： 测试binary_search功能

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

void test01()
{
	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v.push_back(i);
	}

	bool ret = binary_search(v.begin(), v.end(), 2);
	if (ret == 0)
	{
		cout << "没找到" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "找到" <<  endl;
	}
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");

	return 0;
}

运行，效果如下。

2.5 count

功能描述： 统计元素个数
函数原型：count(iterator beg, iterator end, value);
统计元素出现次数
beg：开始迭代器
end：结束迭代器
value：统计的元素

示例： 对内置数据类型和自定义数据类型测试count功能

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

//内置数据类型
void test01()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(4);
	v.push_back(5);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.push_back(4);

	int num = count(v.begin(), v.end(), 4);

	cout << "4的个数为： " << num << endl;
}

//自定义数据类型
class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}
	bool operator==(const Person& p)
	{
		if (this->m_Age == p.m_Age)
		{
			return true;
		}
		else
		{
			return false;
		}
	}
	string m_Name;
	int m_Age;
};

void test02()
{
	vector<Person> v;

	Person p1("刘备", 35);
	Person p2("关羽", 35);
	Person p3("张飞", 35);
	Person p4("赵云", 30);
	Person p5("曹操", 25);

	v.push_back(p1);
	v.push_back(p2);
	v.push_back(p3);
	v.push_back(p4);
	v.push_back(p5);

	Person p("诸葛亮", 35);

	int num = count(v.begin(), v.end(), p);
	cout << "和诸葛亮同岁的人数为：" << num << endl;
}
int main() {
	test01();
	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

运行，效果如下。

2.6 count_if

功能描述： 按条件统计元素个数
函数原型：count_if(iterator beg, iterator end, _Pred);
按条件统计元素出现次数
beg：开始迭代器
end：结束迭代器
_Pred：谓词

示例： 测试count_if的功能

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

class Greater4
{
public:
	bool operator()(int val)
	{
		return val >= 4;
	}
};

//内置数据类型
void test01()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(4);
	v.push_back(5);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.push_back(4);

	int num = count_if(v.begin(), v.end(), Greater4());

	cout << "大于4的个数为： " << num << endl;
}

//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 AgeLess35
{
public:
	bool operator()(const Person& p)
	{
		return p.m_Age < 35;
	}
};
void test02()
{
	vector<Person> v;

	Person p1("刘备", 35);
	Person p2("关羽", 35);
	Person p3("张飞", 35);
	Person p4("赵云", 30);
	Person p5("曹操", 25);

	v.push_back(p1);
	v.push_back(p2);
	v.push_back(p3);
	v.push_back(p4);
	v.push_back(p5);

	int num = count_if(v.begin(), v.end(), AgeLess35());
	cout << "小于35岁的个数：" << num << endl;
}


int main() {
	test01();
	test02();
	system("pause");

	return 0;
}

运行，结果如下。

三、常用排序算法

学习目标： 掌握常用的排序算法
算法简介：
sort //对容器内元素进行排序
random_shuffle //洗牌 指定范围内的元素随机调整次序
merge // 容器元素合并，并存储到另一容器中
reverse // 反转指定范围的元素

3.1 sort

功能描述： 对容器内元素进行排序
函数原型：sort(iterator beg, iterator end, _Pred);
按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置
beg：开始迭代器
end：结束迭代器
_Pred：谓词

示例： 测试sort的功能

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

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

void test01() {
	vector<int> v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(30);
	v.push_back(50);
	v.push_back(20);
	v.push_back(40);

	//sort默认从小到大排序
	sort(v.begin(), v.end());
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
	cout << endl;

	//从大到小排序
	sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
	cout << endl;
}

int main() {
	test01();
	system("pause");

	return 0;
}

运行，效果如下。

3.2 random_shuffle

功能描述： 洗牌 指定范围内的元素随机调整次序
函数原型： random_shuffle(iterator beg, iterator end);
指定范围内的元素随机调整次序
beg：开始迭代器
end：结束迭代器

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

class myPrint
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

void test01()
{
//加一个随机数种子，每次都能产生不同的随机值。
	srand((unsigned int)time(NULL));
	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v.push_back(i);
	}
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
	cout << endl;

	//打乱顺序
	random_shuffle(v.begin(), v.end());
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
	cout << endl;
}

int main() {
	test01();
	system("pause");

	return 0;
}

运行，效果如下。

3.3 merge

功能描述： 两个容器元素合并，并存储到另一容器中。
函数原型： merge(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);
容器元素合并，并存储到另一容器中
注意: 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

示例： 测试merge的功能

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

class myPrint
{
public:
	void operator()(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);
	}

	vector<int> vtarget;
	//目标容器需要提前开辟空间
	vtarget.resize(v1.size() + v2.size());
	//合并  需要两个有序序列
	merge(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vtarget.begin());
	for_each(vtarget.begin(), vtarget.end(), myPrint());
	cout << endl;
}

int main() {
	test01();
	system("pause");

	return 0;
}

运行，效果如下。

3.4 reverse

功能描述： 将容器内元素进行反转
函数原型：reverse(iterator beg, iterator end);
反转指定范围的元素
beg：开始迭代器
end：结束迭代器

示例： 测试reverse的功能

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

class myPrint
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

void test01()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(30);
	v.push_back(50);
	v.push_back(20);
	v.push_back(40);

	cout << "反转前： " << endl;
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
	cout << endl;

	cout << "反转后： " << endl;

	reverse(v.begin(), v.end());
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
	cout << endl;
}

int main() {
	test01();
	system("pause");

	return 0;
}

运行，效果如下