【C++提高编程(四)】

一、map/multimap容器

1.1、map基本概念

简介:

·map中所有元素都是pair
·pair中第一个元素为key(键值)，起到索引作用，第二个元素为value(实值)
·所有元素都会根据元素的键值自动排序

本质:
·map/multimap属于关联式容器，底层结构是用二叉树实现。

优点:
·可以根据key值快速找到value值

map和multimap区别:
·map不允许容器中有重复key值元素
·multimap允许容器中有重复key值元素

1.2、map构造和赋值 

功能描述:
·对map容器进行构造和赋值操作

函数原型: 

构造:

·map mp;//map默认构造函数

·map(const map &mp);//拷贝构造函数

赋值:

·map& operator=(const map &mp);//重载等号操作符

总结:map中所有元素都是成对出现，插入数据时候要使用对组

1.3、map大小和交换 

功能描述:
·统计map容器大小以及交换map容器

函数原型: 

·size();//返回容器中元素的数目

·empty();//判断容器是否为空

·swap(st);//交换两个集合容器

总结:
·统计大小 --- ize
·判断是否为空 --- empty
·交换容器 --- swap 

1.4、map插入和删除 

功能描述:
·map容器进行插入数据和删除数据

函数原型: 

·insert(elem);//在容器中插入元素。

·clear();//清除所有元素

·erase(pos);//删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器。

·erase(beg,end);//删除区间[beg,end)的所有元素，返回下一个元素的迭代器。

·erase(key);//删除容器中值为key的元素。

示例:

#include 

总结:
·map插入方式很多，记住其一即可
·插入 --- insert
·删除 --- erase
·清空 --- clear 

1.5、map查找和统计

功能描述:
·对map容器进行查找数据以及统计数据

函数原型: 

·find(key);//查找key是否存在,若存在，返回该键的元素的迭代器;若不存在，返回set.end();

·count(key);//统计key的元素个数

总结:
·查找 --- find[(返回的是迭代器)
·统计 --- count(对于map，结果为0或者1)

1.6、map容器排序 

学习目标:
·map容器默认排序规则为:按照key值进行从小到大排序，掌握如何改变排序规则

主要技术点:
·利用仿函数，可以改变排序规则 

#include 

总结:
·利用仿函数可以指定map容器的排序规则
·对于自定义数据类型，map必须要指定排序规则,同set容器

二、案例二 - 员工分组 

2.1、案例描述

·公司今天招聘了10个员工(ABCDEFGHI)，10名员工进入公司之后，需要指派员工在那个部门工作

·员工信息有: 姓名 工资组成;部门分为:策划、美术、研发

·随机给10名员工分配部门和工资 

·通过multimap进行信息的插入key(部门编号)value(员工) 

·分部门显示员工信息 

2.2、实现步骤

1.创建10名员工，放到vector中
2.遍历vector容器，取出每个员工，进行随机分组
3.分组后，将员工部门编号作为key，具体员工作为value，放入到multimap容器中
4.分部门显示员工信息

案例代码: 

#define CHEHUA 1
#define MEISHU 2
#define YANFA 3

#include 
#include 

STL - 函数对象

一、函数对象

1.1、 函数对象概念

概念:
·重载函数调用操作符的类，其对象常称为函数对象
·函数对象使用重载的()时，行为类似函数调用，也叫仿函数

本质:函数对象(仿函数)是一个类，不是一个函数

1.2、函数对象使用

特点:

·函数对象在使用时，可以像普通函数那样调用，可以有参数，可以有返回值

·函数对象超出普通函数的概念，函数对象可以有自己的状态

·函数对象可以作为参数传递

class MyAdd
{
public:
	int operator()(int v1 , int v2)
	{
		return v1 + v2;
	}
};

class MyPrint
{
public:
	MyPrint()
	{
		this->count = 0;
	}

	void operator()(string test)
	{
		cout << test << endl;
		this->count++;
	}

	//记录内部自己的状态
	int count;
};

void doPrint(MyPrint& mp, string test)
{
	mp(test);
}

void test01()
{
	//1.函数对象在使用时,可以像普通函数那样调用,可以有参数,可以有返回值
	MyAdd myAdd;
	cout << myAdd(10, 10) << endl;

	//2.函数对象超出普通函数的概念,函数对象可以有自己的状态
	MyPrint myPrint;
	myPrint("Hello Everybody!");
	myPrint("Hello Anybody!");
	myPrint("Hello Somebody!");
	myPrint("Hello Nonebody!");

	cout << "myPrint调用的次数:" << myPrint.count << endl;

	//3.函数对象可以作为参数传递
	doPrint(myPrint, "Hello!!!");
}

int main()
{
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

总结:
·仿函数写法非常灵活，可以作为参数进行传递。

二、谓词

2.1、谓词概念

概念:

·返回bool类型的仿函数称为谓词

·如果operator()接受一个参数，那么叫做一元谓词

·如果operator()接受两个参数，那么叫做二元谓词

2.2、一元谓词

示例:

#include 
#include

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

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

	//查找容器中有无大于5的数字
	vector::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), GreaterFive());//GreaterFive() - 匿名函数对象
	if (it == v.end())
	{
		cout << "未找到!"<< endl;
	}
	else
	{
		cout << "已找到!" << " 数字是:" << *it << endl;
	}
}

int main()
{
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

总结:参数只有一个的谓词，称为一元谓词 

2.3、二元谓词

示例:

#include 
#include

class MyCompare
{
public:
	bool operator()(int v1 , int v2)
	{
		return v1 > v2;
	}
};

void test01()
{
	vectorv;
	v.push_back(10);
	v.push_back(40);
	v.push_back(20);
	v.push_back(50);
	v.push_back(30);

	sort(v.begin(), v.end());
	for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	//使用函数对象改变算法策略,变为排序规则是从大到小
	sort(v.begin(), v.end() , MyCompare());
	cout << "--------------" << endl;
	for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

总结:参数只有两个的谓词，称为二元谓词 

三、内建函数对象 

3.1、内建函数对象意义

概念:
·STL内建了一些函数对象

分类:
·算术仿函数
·关系仿函数
·逻辑仿函数 

用法:

·这些仿函数所产生的对象，用法和一般函数完全相同

·使用内建函数对象，需要引入头文件 #include

3.2、算术仿函数

功能描述:

·实现四则运算

·其中negate是一元运算，其他都是二元运算

仿函数原型:

template T plus//加法仿函数

template T minus//减法仿函数

template T multiplies//乘法仿函数

template T divides//除法仿函数

template T modulus//取模仿函数

template T negate//取反仿函数

总结:使用内建函数对象时，需要引入头文件 #include

3.3、关系仿函数 

功能描述:

·实现关系对比

仿函数原型:

template bool equal_to//等于

template bool not_equal_to//不等于

template bool greater//大于

template bool greater_equal//大于等于

template bool less//小于

template bool less_equal//小于等于

总结:关系仿函数中最常用的就是greater<>大于

3.4、逻辑仿函数

功能描述:

·实现逻辑运算

函数原型:

·template bool logical_and//逻辑与

·template bool logical_or//逻辑或

·template bool logical_not//逻辑非

总结:逻辑仿函数实际应用较少，了解即可

STL - 常用算法

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 - 函数或者函数对象

总结:for_each在实际开发中是最常用遍历算法，需要熟练掌握

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

总结:搬运的目标容器必须要提前开辟空间，否则无法正常搬运 

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

总结: 利用find可以在容器中找指定的元素，返回值是迭代器

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)

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

总结:面试题中如果出现查找相邻重复元素，记得用STL中的adjacent_find算法 

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

总结:二分查找法查找效率很高，值得注意的是查找的容器中元素必须是有序序列

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

总结: 统计自定义数据类型时候，需要配合重载operator==

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

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

总结:sort属于开发中最常用的算法之一，需熟练掌握 

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

总结:random_shuffle洗牌算法比较实用，使用时记得加随机数种子

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

总结:merge合并的两个容器必须是有序序列

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

总结:reverse反转区间内元素，面试题可能涉及到

四、常用拷贝和替换算法

学习目标:
·掌握常用的拷贝和替换算法

算法简介:

·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

4.1、copy

功能描述:
·容器内指定范围的元素拷贝到另一容器中

函数原型: 

·copy(iterator beg,iterator end,iterator dest);

//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 

//dest - 目标起始迭代器

总结:利用copy算法在拷贝时，目标容器记得提前开辟空间

4.2、replace

功能描述:
·将容器内指定范围的旧元素修改为新元素 

函数原型: 

·replace(iterator beg,iterator end,oldvalue, newvalue);

//将区间内旧元素替换成新元素 

//beg - 开始迭代器
//end - 结束迭代器 

//oldvalue - 旧元素
//newvalue - 新元素

总结:replace会替换区间内满足条件的元素

4.3、replace_if 

功能描述:
·将区间内满足条件的元素，替换成指定元素

函数原型: 

·replace_if(iterator beg,iterator end,_pred, newvalue);

//按条件替换元素，满足条件的替换成指定元素

//beg - 开始迭代器
//end - 结束迭代器  

// _pred - 谓词

//newvalue - 替换的新元素

总结:replace_if按条件查找，可以利用仿函数灵活筛选满足的条件 

4.4、swap

功能描述:
·互换两个容器的元素

函数原型: 

·swap(container c1,container c2);

//互换两个容器的元素
//c1容器1
//c2容器2

总结:swap交换容器时，注意交换的容器要同种类型 

五、常用算术生成算法

学习目标:
·掌握常用的算术生成算法

注意:
·算术生成算法属于小型算法，使用时包含的头文件为#include

算法简介: 

·accumulate//计算容器元素累计总和

·fill//向容器中添加元素

5.1、accumulate

功能描述:
·计算区间内容器元素累计总和 

函数原型: 

·accumulate(iterator beg,iterator end, value); 

//计算容器元素累计总和

//beg - 开始迭代器
//end - 结束迭代器

//value - 起始值

总结:accumulate使用时头文件注意是numeric，这个算法很实用 

5.2、fill

功能描述:
·向容器中填充指定的元素

函数原型: 

·fill(iterator beg,iterator end, value);

//向容器中填充元素

//beg - 开始迭代器
//end - 结束迭代器

//value - 填充的值

总结:利用fill可以将容器区间内元素填充为指定的值 

六、常用集合算法 

学习目标:
·掌握常用的集合算法

算法简介: 

·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

6.1、set_intersection 

功能描述:
·求两个容器的交集 

函数原型: 

·set_intersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

//求两个集合的交集
//注意:两个集合必须是有序序列
//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 

总结:

·求交集的两个集合必须是有序序列 

·目标容器开辟空间需要从两个容器中取小值

·set_intersection返回值即是交集中最后一个元素的位置 

6.2、set_union

功能描述:
·求两个集合的并集 

函数原型: 

·set_union(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

//求两个集合的并集
//注意:两个集合必须是有序序列
//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 

总结:
·求并集的两个集合必须是有序序列
·目标容器开辟空间需要两个容器相加
·set_union返回值即是并集中最后一个元素的位置 

6.3、set_difference

功能描述:
·求两个集合的差集 

函数原型: 

·set_difference(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest); 

//求两个集合的差集
//注意:两个集合必须是有序序列
//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 

总结:
·求差集的两个集合必须是有序序列
·目标容器开辟空间需要从两个容器取较大值
·set_difference返回值即是差集中最后一个元素的位置 

#include 
#include 
#include 

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

void test01()
{
	vectorv1;
	vectorv2;

	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);//0 ~ 9
		v2.push_back(i + 5);//5 ~ 14
	}
	//交集
	vectorvTarget1;
	//目标容器需要提前开辟空间
	//最特殊情况:大容器包含小容器,开辟空间取小容器的size即可
	vTarget1.resize(min(v1.size(), v2.size()));

	//并集
	vectorvTarget2;
	//最特殊情况:两个容器没有交集,并集就是两个容器的size相加
	vTarget2.resize(v1.size()+ v2.size());

	//差集
	vectorvTarget3;
	//最特殊情况:两个容器没有交集,取两个容器中大的size作为目标容器开辟空间
	vTarget3.resize(max(v1.size(), v2.size()));

	//获取交集
	vector::iterator itEnd1 = set_intersection(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget1.begin());

	for_each(vTarget1.begin(), itEnd1, MyPrint);
	cout << endl;

	//获取并集
	vector::iterator itEnd2 = set_union(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget2.begin());

	for_each(vTarget2.begin(), itEnd2, MyPrint);
	cout << endl;

	//获取差集
	vector::iterator itEnd3 = set_difference(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget3.begin());
	cout << "v1和v2的差集:";
	for_each(vTarget3.begin(), itEnd3, MyPrint);
	cout << endl;

	cout << "v2和v1的差集:";
	itEnd3 = set_difference(v2.begin(), v2.end(), v1.begin(), v1.end(), vTarget3.begin());
	for_each(vTarget3.begin(), itEnd3, MyPrint);
	cout << endl;
}

int main()
{
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}