【C++修行之道】竞赛常用库函数（sort，min和max函数，min_element和max_element、nth_element）
目录
一、sort
1.1sort简介
语法
参数
功能
适用容器
1.2sort的用法
1.3自定义比较函数
示例
1265蓝桥题 —— 排序
二、min和max函数
三、min_element和max_element
497蓝桥题 —— 成绩分析
四、nth_element
一、sort
1.1sort简介
- sort函数包含在头文件
中。 - 在使用前需要#include
或使用万能头文件。 - sort是C++标准库中的一个函数模板，用于对指定范围内的元素进行排序。
- sort算法使用的是快速排序 (QuickSort) 或者类似快速排序的改进算法，具有较好的平均时间复杂度，一般为O(nlogn)
语法
Sort(start,end,cmp)
参数
（1）start表示要排序数组的起始地址；
（2）end表示数组结束地址的下一位；
（3）cmp用于规定排序的方法，可不填，默认升序。
功能
sort函数用于C++中，对给定区间所有元素进行排序，默认为升序，也可进行降序排序。
一般是直接对数组进行排序，例如对数组a[10]排序，sort（a,a+10）。而sort函数的强大之处在可与cmp函数结合使用，即自定义排序：如果你想按照特定的顺序排序，可以传递一个自定义的比较函数或lambda表达式给sort()。这个函数应该接受两个参数，并返回一个布尔值，指示第一个参数是否应该在排序后位于第二个参数之前。
相对于普通的排序算法，sort（）函数在快速排序（详见C++快速排序）的基础上，又进行了优化，时间复杂度为n*log2(n)，执行效率较高。
适用容器
sort()函数适用于数组和提供了随机访问迭代器的大多数STL容器，如vector、deque等。对于不支持随机访问迭代器的容器（如list、forward_list），应使用list容器自己的sort()成员函数。
int main()
{
//sort(起始地址, 结束地址的下一位, *比较函数);
// 迭代器begin() end() 默认用小于号<
int a[1000];
int n;
//读取数组大小
cin >> n;
//读取数组元素
for (int i = 1; i <= n; ++i)cin >> a[i];
//对数组进行排序
sort(a + 1, a + n + 1);
// a[1] a[n+1] [1,n+1) 左闭右开
//输出
for (int i = 1; i <= n; ++i)cout << a[i] << ' ';
}1.2sort的用法
std::sort(begin, end);
begin和end是输入序列的起始迭代器和结束迭代器。需要注意的是，end迭代器指向的是序列尾部的"过去位置"，即最后一个有效元素之后的位置。
int main()
{
//初始化v
vectorv = { 5,1,3,9,11 };
// begin v[0] v[4] end()
//对数组进行排序
sort(v.begin(), v.end());
//输出
//for (int i = 0; i < v.size(); ++i)cout << v[i] << ' ';
for (auto& i : v)cout << i << ' ';
return 0;
} 1.3自定义比较函数
使用sort()我们不仅仅可以从大到小排或者从小到大排，还可以按照一定的准则进行排序。比如说我们按照每个数的个位进行从大到小排序，我们就可以根据自己的需求来写一个函数作为排序的准则传入到sort()中。
//sort默认使用小于号进行排序,如果想要自定义比较规则,
//可以传入第三个参数,可以是函数或lambda表达式(匿名函数)
bool cmp(const int& u, const int& v)
{
return u > v;
}
int main()
{
ios::sync_with_stdio(0), cin.tie(0), cout.tie(0);
//初始化
vector v = { 5,1,3,9,11 };
//对数组进行排序,降序排序
sort(v.begin(), v.end(),cmp);
//输出
/*for (int i = 0; i < v.size(); ++i)cout << v[i] << ' ';*/
for (auto& i : v)
//就是v中的数据
{
cout << i << ' ' ;
}
}
sort默认使用小于号进行排序，如果想要自定义比较规则
可以传入第三个参数，可以是函数或lambda表达式（匿名函数）。
int main()
{
//初始化v
vectorv = { 5,1,3,9,11 };
//对数组进行排序,降序排序
sort(v.begin(), v.end(), [](const int& u, const int& v)
{
return u > v;
});
//输出
//for (int i = 0; i < v.size(); ++i)cout << v[i] << ' ';
for (auto& i : v)
//就是v中的数据
{
cout << i << ' ' ;
}
return 0;
} 结构体可以将小于号重载后进行排序，当然，用前面的方法也是可行的
struct Node
{
int u, v;
bool operator<(const Node& m)const
//重载的operator<是一个成员函数，
//它接受一个const Node&类型的参数（即对另一个Node对象的常量引用），
//并返回一个bool类型的结果。
{
//以u为第一关键字,v为第二关键字排序
return u == m.u ? v < m.v : u < m.u;
}
};
#include
using namespace std;
int main()
{
int n; cin >> n;
return 0;
} 示例
#include
#include
#include
using namespace std;
struct Student{
string name; // 学生姓名
double score[4]; // 学生四门课的成绩
};
// 比较函数，用于sort排序，按照平均成绩从高到低排序
bool cmp_score(const Student &x, const Student &y){
double average_x = 0.0, average_y = 0.0;
for(int i = 0; i < 4; i++){
average_x += x.score[i];
average_y += y.score[i];
}
average_x /= 4;
average_y /= 4;
return average_x > average_y;
}
int main(){
Student stu[3]; // 存储三个学生的信息
// 输入三个学生的姓名和四门课的成绩
for(int i = 0; i < 3; i++){
cin >> stu[i].name;
for(int j = 0; j < 4; j++){
cin >> stu[i].score[j];
}
}
// 使用sort函数，按照平均成绩从高到低排序
sort(stu, stu + 3, cmp_score);
// 输出排序后的学生信息
for(int i = 0; i < 3; i++){
cout << stu[i].name << " ";
for(int j = 0; j < 4; j++){
cout << stu[i].score[j] << " ";
}
cout << endl; // 换行
}
return 0;
} 1265蓝桥题 —— 排序
#include // 包含了C++标准库中的大部分头文件
using namespace std; // 使用标准命名空间std
const int N = 5e5 + 3; // 定义一个常量N，其值为500003，作为数组a的最大可能大小
int a[N]; // 定义一个全局数组a，大小为N
int main()
{
int n; cin >> n; // 输入一个整数n，表示数组a中实际元素的数量
for (int i = 1; i <= n; ++i) cin >> a[i];
// 从a[1]开始（而不是通常的a[0]），输入n个整数到数组a中
sort(a + 1, a + 1 + n); // 对数组a中从a[1]到a[n]的元素进行排序
// 以升序打印数组a中的元素
for (int i = 1; i <= n; ++i)
cout << a[i] << " \n"[i == n];
// 打印每个元素和一个空格，如果i等于n（即最后一个元素），则打印换行符
// 这里使用了字符串字面量" \n"的数组索引技巧：
// 当i==n时，[i==n]求值为[1]，选择'\n'；否则为[0]，选择' '
// 以降序打印数组a中的元素
for (int i = n; i >= 1; --i)
cout << a[i] << " \n"[i == 1];
// 类似地，打印每个元素和一个空格，如果i等于1（即最后一个要打印的元素），则打印换行符
return 0;
} 二、min和max函数
- min和max函数
- min(a，b)返回a和b中较小的那个值，只能传入两个值，或传入一个列表
- 例如:
- min(3, 5) = 3
- min({1, 2, 3,4)) = 1
- max(a，b)返回a和b中较大的那个值，只能传入两个值，或传入一个列表
- 例如:
- max(7，5)= 7
- max([1, 2，3,4) = 4
- 时间复杂度为O(1)，传入参数为数组时时间复杂度为O(n)，n为数组大小。
- min，max函数是在取最值操作时最常用的操作。
三、min_element和max_element
min_element 和 max_element
头文件：#include
作用：返回容器中最小值和最大值的指针。max_element(first,end,cmp);其中cmp为可选择参数!
- min_element(st,ed)返回地址[st,ed)中最小的那个值的下标(选代器)，传入参数为两个地址或迭代器。
- max_element(st,ed)返回地址[st,ed)中最大的那个值的下标 (选代器)，传入参数为两个地址或迭代器。
- 时间复杂度均为O(n)，n为数组大小(由传入的参数决定)。
int main()
{
//初始化
vectorv = { 5,1,3,9,11 };
// [ )
//输出最大的元素，*表示解引用，即通过地址（迭代器）得到值
cout << *max_element(v.begin(), v.end()) << '\n';
} 497蓝桥题 —— 成绩分析
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#include
using namespace std;
const int N = 1e4 + 9;
int a[N];
int main() // 主函数
{
ios::sync_with_stdio(0), cin.tie(0), cout.tie(0); // 加速输入输出流
int n; cin >> n;
for (int i = 1; i <= n; ++i) cin >> a[i];
int mx = a[1], mi = a[1]; // 初始化最大值mx和最小值mi为数组的第一个元素a[1]
for (int i = 1; i <= n; ++i) // 遍历数组a中的所有元素
{
mx = max(mx, a[i]); // 更新最大值mx
mi = min(mi, a[i]); // 更新最小值mi
}
cout << mx << '\n' << mi << '\n'; // 输出最大值和最小值，每个值后面跟一个换行符
long long sum = 0; // 定义一个长整型变量sum，用于存储数组a中所有元素的总和
for (int i = 1; i <= n; ++i) sum += a[i]; // 遍历数组a，计算所有元素的总和
cout << fixed << setprecision(2) << 1.0 * sum / n << '\n'; // 输出平均值，保留两位小数
// 注意：这里使用1.0 * sum将sum转换为浮点数，以确保进行浮点数除法
return 0; // 程序执行成功，返回0
} 四、nth_element
- nth_element()进行部分排序，返回值为void()
- 传入参数为三个地址或迭代器。其中第二个参数位置的元素将处于正确位置，其他位置元素的顺序可能是任意的，但前面的都比它小，后面的都比它大
- nth_element()是c++的STL库中的函数，作用是将数组中第k小的整数放在区间第k个位置
- 比如vector
nums = {9, 7, 5, 11, 12, 2, 14, 3, 10, 6}; nth_element会重新排列序列，使得第5小的元素位于正确的位置（索引为4的位置），且该元素之前的所有元素都不大于它，之后的元素都不小于它。- 使用一次nth_element()的时间复杂度为O ( n )。
int main()
{
// 初始化一个包含7个整数的vector
vector v = { 5,1,7,3,10,18,9 };
// 使用nth_element进行部分排序
// 将v中的元素重新排列，使得v[3]位置上的元素位于排序后应在的位置
// v[0]到v[2]的元素都不大于v[3]，v[4]到v[6]的元素都不小于v[3]
nth_element(v.begin(), v.begin() + 3, v.end());
// 输出vector中的元素
for (auto& i : v)
cout << i << ' '; // 注意：这里应该使用' '空格而不是'\n'换行符
return 0;
} 
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