C++从入门到精通 第十六章（STL常用算法）
写在前面：
- 本系列专栏主要介绍C++的相关知识，思路以下面的参考链接教程为主，大部分笔记也出自该教程，笔者的原创部分主要在示例代码的注释部分。
- 除了参考下面的链接教程以外，笔者还参考了其它的一些C++教材（比如计算机二级教材和C语言教材），笔者认为重要的部分大多都会用粗体标注（未被标注出的部分可能全是重点，可根据相关部分的示例代码量和注释量判断，或者根据实际经验判断）。
- 如有错漏欢迎指出。
参考教程：黑马程序员匠心之作|C++教程从0到1入门编程,学习编程不再难_哔哩哔哩_bilibili
一、概述
算法主要是由头文件
（1）
（2）
（3）
二、常用遍历算法
1、算法简介
for_each //遍历容器
transform //将容器中的元素搬运到另一个容器中
2、for_each
for_each(iterator beg, iterator end, _func); //遍历容器
// beg——开始迭代器
// end——结束迭代器
// _func——函数或者函数对象
#include
#include
#include
using namespace std;
void print01(int val)
{
cout << val << " ";
}
class print02
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};
void test01()
{
vectorv;
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;
} 3、transform
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
#include
#include
#include
using namespace std;
class Transform
{
public:
int operator()(int v)
{
return v; //可以对v做运算，比如v+100
}
};
class Print
{
public:
void operator()(int v)
{
cout << v << " ";
}
};
void test01()
{
vectorv;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v.push_back(i);
}
vectorvTarget;
vTarget.resize(v.size()); //目标容器需要提前开辟空间
transform(v.begin(), v.end(), vTarget.begin(), Transform());
for_each(vTarget.begin(), vTarget.end(), Print());
cout << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
} 三、常用查找算法
1、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
//_func 函数或者函数对象
2、find
（1）功能描述：查找指定元素，找到返回指定元素的迭代器，找不到则返回结束迭代器end()。
（2）函数原型：
find(iterator beg, iterator end, value);
// beg——开始迭代器
// end——结束迭代器
// value——查找的元素
#include
using namespace std;
#include
#include
#include
void test01()
{
vector v;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
v.push_back(i + 1);
}
//查找容器中是否有 5 这个元素
vector::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 5);
if (it == v.end())
{
cout << "没有找到!" << endl;
}
else
{
cout << "找到:" << *it << endl;
}
}
class Person
{
public:
Person(string name, int age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
//重载==
bool operator==(const Person& p)
{
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
{
return true;
}
return false;
}
public:
string m_Name;
int m_Age;
};
void test02()
{
vector v;
//创建数据
Person p1("aaa", 10);
Person p2("bbb", 20);
Person p3("ccc", 30);
Person p4("ddd", 40);
v.push_back(p1);
v.push_back(p2);
v.push_back(p3);
v.push_back(p4);
vector::iterator it = find(v.begin(), v.end(), p2);
if (it == v.end())
{
cout << "没有找到!" << endl;
}
else
{
cout << "找到姓名:" << it->m_Name << " 年龄: " << it->m_Age << endl;
}
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
} 3、find_if
（1）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。
（2）函数原型：
find_if(iterator beg, iterator end, _Pred);
// 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）
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
class GreaterFive
{
public:
bool operator()(int val)
{
return val > 5;
}
};
void test01()
{
vectorv;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v.push_back(i);
}
vector::iterator it;
it = find_if(v.begin(), v.end(), GreaterFive());
if (it == v.end())
{
cout << "没有找到大于5的数" << endl;
}
else
{
cout << *it << endl;
}
}
class Person
{
public:
int m_Age;
string m_Name;
Person(int age, string name)
{
this->m_Age = age;
this->m_Name = name;
}
};
class Greater20
{
public:
bool operator()(Person &p)
{
return p.m_Age > 20;
}
};
void test02()
{
vectorv;
Person p1(10 ,"aaa");
Person p2(20 ,"bbb");
Person p3(30 ,"ccc");
Person p4(40 ,"ddd");
v.push_back(p1);
v.push_back(p2);
v.push_back(p3);
v.push_back(p4);
vector::iterator it;
it = find_if(v.begin(), v.end(), Greater20());
if (it == v.end())
{
cout << "没有找到年龄大于20的人" << endl;
}
else
{
cout << "找到力" << endl;
}
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
} 4、adjacent_find
（1）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。
（2）函数原型：
adjacent_find(iterator beg, iterator end);
// beg——开始迭代器
// end——结束迭代器
#include
using namespace std;
#include
#include
void test01()
{
vector v;
v.push_back(0);
v.push_back(2);
v.push_back(0);
v.push_back(3);
v.push_back(1);
v.push_back(4);
v.push_back(3);
v.push_back(3);
v.push_back(0);
vector::iterator it;
it = adjacent_find(v.begin(), v.end());
if (it == v.end())
{
cout << "未找到相邻重复元素" << endl;
}
else
{
cout << "找到相邻重复元素" << *it << endl;
}
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
} 5、binary_search
（1）功能描述：查找指定元素是否存在，查到就返回true，否则返回false。
（2）函数原型：
bool binary_search(iterator beg, iterator end, value);
// beg——开始迭代器
// end——结束迭代器
// value——查找的元素
// 注意: 虽然它查找效率高，但是在无序序列中不可用
#include
using namespace std;
#include
#include
void test01()
{
vector v;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v.push_back(i); //如果容器不是有序的序列，那么返回的结果可能会不准确
}
bool ret = binary_search(v.begin(), v.end(), 9);
if (ret)
{
cout << "找到元素9" << endl;
}
else
{
cout << "未找到元素9" << endl;
}
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
} 6、count
（1）功能描述：统计元素个数（统计元素出现次数）。
（2）函数原型：
count(iterator beg, iterator end, value);
// beg——开始迭代器
// end——结束迭代器
// value——统计的元素
#include
using namespace std;
#include
#include
void test01()
{
vector 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);
cout << "4元素个数为" << count(v.begin(), v.end(), 4) << endl;
}
class Person
{
public:
int m_Age;
int m_Age2;
Person(int a1, int a2)
{
m_Age = a1;
m_Age2 = a2;
}
bool operator==(const Person &p)
{
if (m_Age2 == p.m_Age2)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
};
void test02()
{
vectorv;
Person p1(1, 10);
Person p2(1, 10);
Person p3(2, 10);
Person p4(1, 20);
v.push_back(p1);
v.push_back(p2);
v.push_back(p3);
v.push_back(p4);
cout << "与p1同Age2的人数为" << count(v.begin(), v.end(), p1)-1 << endl;
}
int main()
{
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
} 7、count_if
（1）功能描述：按条件统计元素个数（元素出现次数）。
（2）函数原型：
count_if(iterator beg, iterator end, _Pred);
// beg——开始迭代器
// end——结束迭代器
// _Pred——谓词
#include
using namespace std;
#include
#include
class Greater4
{
public:
bool operator()(int val)
{
return val > 4;
}
};
void test01()
{
vector v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(6);
v.push_back(5);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(4);
cout << "大于4的元素个数为" << count_if(v.begin(), v.end(), Greater4()) << endl;
}
class Person
{
public:
int m_Age;
int m_Age2;
Person(int a1, int a2)
{
m_Age = a1;
m_Age2 = a2;
}
bool operator==(const Person &p)
{
if (p.m_Age2 == m_Age2)
{
return true;
}
return false;
}
};
class Greater15
{
public:
bool operator()(const Person &p)
{
return p.m_Age2 > 15;
}
};
void test02()
{
vectorv;
Person p1(1, 10);
Person p2(1, 10);
Person p3(2, 30);
Person p4(1, 20);
v.push_back(p1);
v.push_back(p2);
v.push_back(p3);
v.push_back(p4);
cout << "Age2>15的人数为" << count_if(v.begin(), v.end(), Greater15()) << endl;
}
int main()
{
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
} 四、常用排序算法
1、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
2、sort
（1）功能描述：对容器内元素进行排序。
（2）函数原型：
sort(iterator beg, iterator end, _Pred);
// beg——开始迭代器
// end——结束迭代器
// _Pred——谓词
#include
using namespace std;
#include
#include
void myPrint(int val)
{
cout << val << " ";
}
void test01()
{
vector v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(6);
v.push_back(5);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(4);
sort(v.begin(), v.end());
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
cout << endl;
sort(v.begin(), v.end(),greater()); //改成降序
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
cout << endl;
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
} 3、random_shuffle
（1）功能描述：洗牌，指定范围内的元素随机调整次序。
（2）函数原型：
random_shuffle(iterator beg, iterator end);
// beg——开始迭代器
// end——结束迭代器
#include
using namespace std;
#include
#include
#include
void myPrint(int val)
{
cout << val << " ";
}
void test01()
{
vector v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(6);
v.push_back(5);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(4);
sort(v.begin(), v.end()); //升序排列
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
cout << endl;
random_shuffle(v.begin(), v.end()); //打乱
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
cout << endl;
}
int main()
{
srand((unsigned int)time(NULL));
test01();
system("pause");
return 0;
} 4、merge
（1）功能描述：两个容器元素合并，并存储到另一容器中（两个容器必须是有序的）。
（2）函数原型：
merge(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);
// begx——容器x的开始迭代器
// endx——容器x的结束迭代器
// dest——目标容器的开始迭代器
#include
using namespace std;
#include
#include
void myPrint(int val)
{
cout << val << " ";
}
void test01()
{
vector v;
vector v2;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v.push_back(i);
v2.push_back(i + 1);
}
vectorv3;
v3.resize(v.size() + v2.size()); //提前给目标容器分配空间
merge(v.begin(), v.end(), v2.begin(), v2.end(), v3.begin());
for_each(v3.begin(), v3.end(), myPrint);
cout << endl;
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
} 5、reverse
（1）功能描述：将容器内指定范围的元素进行反转。
（2）函数原型：
reverse(iterator beg, iterator end);
// beg——开始迭代器
// end——结束迭代器
#include
using namespace std;
#include
#include
void myPrint(int val)
{
cout << val << " ";
}
void test01()
{
vector v;
v.push_back(10);
v.push_back(30);
v.push_back(20);
v.push_back(50);
v.push_back(40);
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
cout << endl;
reverse(v.begin(), v.end()); //首尾对调（反转）
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
cout << endl;
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
} 五、常用拷贝和替换算法
1、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
2、copy
（1）功能描述：容器内指定范围的元素拷贝到另一容器中。
（2）函数原型：
copy(iterator beg, iterator end, iterator dest);
// beg——开始迭代器
// end——结束迭代器
// dest——目标容器的起始迭代器
#include
using namespace std;
#include
#include
void myPrint(int val)
{
cout << val << " ";
}
void test01()
{
vector v;
v.push_back(10);
v.push_back(30);
v.push_back(20);
v.push_back(50);
v.push_back(40);
vectorv2;
v2.resize(v.size());
copy(v.begin(), v.end(), v2.begin());
for_each(v2.begin(), v2.end(), myPrint);
cout << endl;
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
} 3、replace
（1）功能描述：将容器内指定范围的旧元素修改为新元素。
（2）函数原型：
replace(iterator beg, iterator end, oldvalue, newvalue);
// beg——开始迭代器
// end——结束迭代器
// oldvalue——旧元素
// newvalue——新元素
#include
using namespace std;
#include
#include
void myPrint(int val)
{
cout << val << " ";
}
void test01()
{
vector v;
v.push_back(10);
v.push_back(30);
v.push_back(20);
v.push_back(50);
v.push_back(40);
v.push_back(20);
replace(v.begin(), v.end(), 20, 60);
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
cout << endl;
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
} 4、replace_if
（1）功能描述：将区间内满足条件的元素，替换成指定元素。
（2）函数原型：
replace_if(iterator beg, iterator end, _pred, newvalue);
// beg——开始迭代器
// end——结束迭代器
// _pred——谓词
// newvalue——新元素
#include
using namespace std;
#include
#include
void myPrint(int val)
{
cout << val << " ";
}
class Greater25
{
public:
bool operator()(int val)
{
return val > 25; //大于25的元素全部替换为60
}
};
void test01()
{
vector v;
v.push_back(10);
v.push_back(30);
v.push_back(20);
v.push_back(50);
v.push_back(40);
v.push_back(20);
replace_if(v.begin(), v.end(), Greater25(), 60);
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
cout << endl;
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
} 5、swap
（1）功能描述：互换两个容器的元素（交换的容器元素类型要相同）。
（2）函数原型：
swap(container c1, container c2);
// c1——容器1
// c2——容器2
#include
using namespace std;
#include
#include
void myPrint(int val)
{
cout << val << " ";
}
void test01()
{
vector v;
vector v2;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v.push_back(i);
v2.push_back(i + 100);
}
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
cout << endl;
for_each(v2.begin(), v2.end(), myPrint);
cout << endl;
cout << "-----------------------" << endl;
v.swap(v2);
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
cout << endl;
for_each(v2.begin(), v2.end(), myPrint);
cout << endl;
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
} 六、常用算术生成算法
1、算法简介
算术生成算法属于小型算法，使用时包含的头文件为
accumulate //计算容器元素累计总和
fill //向容器中添加元素
2、accumulate
（1）功能描述：计算区间内容器元素累计总和。
（2）函数原型：
accumulate(iterator beg, iterator end, value);
// beg——开始迭代器
// end——结束迭代器
// value——起始值
#include
using namespace std;
#include
#include
#include
void test01()
{
vector v;
for (int i = 0; i <= 100; i++)
{
v.push_back(i);
}
cout << accumulate(v.begin(), v.end(), 1000) << endl; //1000 + 容器v中元素的总和
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
} 3、fill
（1）功能描述：向容器中填充指定的元素。
（2）函数原型：
fill(iterator beg, iterator end, value);
// beg——开始迭代器
// end——结束迭代器
// value——填充值
#include
using namespace std;
#include
#include
#include
void myPrint(int val)
{
cout << val << " ";
}
void test01()
{
vector v;
v.resize(10);
fill(v.begin(), v.end(), 100);
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
} 七、常用集合算法
1、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
2、set_intersection
（1）功能描述：求两个容器的交集（两个集合必须是有序序列），返回值是交集中最后一个元素的位置。
（2）函数原型：
set_intersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);
// begx——容器x的开始迭代器
// endx——容器x的结束迭代器
// dest——目标容器的开始迭代器
#include
using namespace std;
#include
#include
#include
void myPrint(int val)
{
cout << val << " ";
}
void test01()
{
vector v1;
vector v2;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v1.push_back(i); //0-9
v2.push_back(i + 5); //5-14
}
vector v3;
v3.resize(min(v1.size(), v2.size()));
vector::iterator itEnd =
set_intersection(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), v3.begin());
for_each(v3.begin(), itEnd, myPrint); //输出的是交集
cout << endl;
for_each(v3.begin(), v3.end(), myPrint); //给v3开辟空间时可能会有多余
cout << endl;
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
} 3、set_union
（1）功能描述：求两个集合的并集（两个集合必须是有序序列），返回值是并集中最后一个元素的位置。
（2）函数原型：
set_union(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);
// begx——容器x的开始迭代器
// endx——容器x的结束迭代器
// dest——目标容器的开始迭代器
//目标容器需要开辟的空间大小为两个容器空间的相加结果
#include
using namespace std;
#include
#include
#include
void myPrint(int val)
{
cout << val << " ";
}
void test01()
{
vector v1;
vector v2;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v1.push_back(i); //0-9
v2.push_back(i + 5); //5-14
}
vector v3;
v3.resize(v1.size() + v2.size());
vector::iterator itEnd =
set_union(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), v3.begin());
for_each(v3.begin(), itEnd, myPrint); //输出的是并集
cout << endl;
for_each(v3.begin(), v3.end(), myPrint); //给v3开辟空间时可能会有多余
cout << endl;
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
} 4、set_difference
（1）功能描述：求两个集合的差集（两个集合必须是有序序列），返回值是差集中最后一个元素的位置。
（2）函数原型：
set_difference(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);
// begx——容器x的开始迭代器
// endx——容器x的结束迭代器
// dest——目标容器的开始迭代器
//目标容器需要开辟的空间大小为两个容器空间的较大值
#include
using namespace std;
#include
#include
class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};
void test01()
{
vector v1;
vector v2;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
v1.push_back(i);
v2.push_back(i + 5);
}
vector vTarget;
//取两个里面较大的值给目标容器开辟空间
vTarget.resize(max(v1.size(), v2.size()));
//返回目标容器的最后一个元素的迭代器地址
cout << "v1与v2的差集为： " << endl;
vector::iterator itEnd =
set_difference(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());
for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
cout << endl;
cout << "v2与v1的差集为： " << endl;
itEnd = set_difference(v2.begin(), v2.end(), v1.begin(), v1.end(), vTarget.begin());
for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
cout << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}