从零开始学C++之STL（七）：剩下5种算法代码分析与使用示例（remove 、rotate 、sort、lower_bound、accumulate）
一、移除性算法 （remove）
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// TEMPLATE FUNCTION remove_copy template < class _InIt, class _OutIt, class _Ty > inline _OutIt _Remove_copy(_InIt _First, _InIt _Last, _OutIt _Dest, const _Ty &_Val, _Range_checked_iterator_tag) { // copy omitting each matching _Val _DEBUG_RANGE(_First, _Last); _DEBUG_POINTER(_Dest); for (; _First != _Last; ++_First) if (!(*_First == _Val)) *_Dest++ = *_First; return (_Dest); } template < class _InIt, class _OutIt, class _Ty > inline _OutIt unchecked_remove_copy(_InIt _First, _InIt _Last, _OutIt _Dest, const _Ty &_Val) { // copy omitting each matching _Val return _STD _Remove_copy(_CHECKED_BASE(_First), _CHECKED_BASE(_Last), _Dest, _Val, _STD _Range_checked_iterator_tag()); } // TEMPLATE FUNCTION remove template < class _FwdIt, class _Ty > inline _FwdIt remove(_FwdIt _First, _FwdIt _Last, const _Ty &_Val) { // remove each matching _Val _First = find(_First, _Last, _Val); if (_First == _Last) return (_First); // empty sequence, all done else { // nonempty sequence, worth doing _FwdIt _First1 = _First; return (_STDEXT unchecked_remove_copy(++_First1, _Last, _First, _Val)); } } |
如下图所示：
假设现在想要remove 的元素是3，则传入到 _Remove_copy 函数的3个参数如上图第一行所示，Val 即3。
接着遍历First ~ Last 区间的元素，将非移除元素拷贝到前面，覆盖前面的元素，最后的指向如图，函数返回的是Dest 位置，如下代
码所示：
for (; _First != _Last; ++_First)
if (!(*_First == _Val))
*_Dest++ = *_First;
由上图可看出移除性算法并没有改变元素的个数，如果要真正删除，可以将remove 的返回值传入erase 进行删除，如：
v.erase(remove(v.begin(), v.end(), 3), v.end()); 即会将后面两个元素4 和 5 删除掉。
示例代码1：
C++ Code
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#include <iostream>
#include <vector> #include <list> #include <algorithm> using namespace std; void print_element( int n) { cout << n << ' '; } int main( void) { int a[] = { 1, 3, 2, 3, 4, 5 }; vector< int> v(a, a + 6); for_each(v.begin(), v.end(), print_element); cout << endl; /*remove(v.begin(), v.end(), 3); for_each(v.begin(), v.end(), print_element); cout<<endl;*/ v.erase(remove(v.begin(), v.end(), 3), v.end()); for_each(v.begin(), v.end(), print_element); cout << endl; return 0; } |
二、变序性算法（ rotate）
C++ Code
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template<
class _FwdIt>
inline
void rotate(_FwdIt _First, _FwdIt _Mid, _FwdIt _Last) { // rotate [_First, _Last) if (_First != _Mid && _Mid != _Last) _Rotate(_CHECKED_BASE(_First), _CHECKED_BASE(_Mid), _CHECKED_BASE(_Last), _Iter_cat(_First)); } |
rotate 调用了_Rotate，实际上_Rotate 继续调用了某个函数，内部实现代码比较长，而且不容易看懂，这边可以看一下简易的等价
版本实现，来自这里，如下：
C++ Code
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template <
class ForwardIterator>
void rotate (ForwardIterator first, ForwardIterator middle, ForwardIterator last) { ForwardIterator next = middle; while (first != next) { swap (*first++, *next++); if (next == last) next = middle; else if (first == middle) middle = next; } } |
假设一个容器有 1 2 3 4 5 6 六个元素，现在想把 1 2 放到后面去，可以这样写 rotate(v.begin(), v.begin()+2, v.end()); 如下图所示：
即将first 与 next 对应的元素互换且不断向前推进，直到first == next 为止。
三、排序算法 （sort）
C++ Code
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template<
class _RanIt>
inline
void sort(_RanIt _First, _RanIt _Last) { // order [_First, _Last), using operator< _DEBUG_RANGE(_First, _Last); std::_Sort(_CHECKED_BASE(_First), _CHECKED_BASE(_Last), _Last - _First); } template < class _RanIt, class _Pr > inline void sort(_RanIt _First, _RanIt _Last, _Pr _Pred) { // order [_First, _Last), using _Pred _DEBUG_RANGE(_First, _Last); _DEBUG_POINTER(_Pred); std::_Sort(_CHECKED_BASE(_First), _CHECKED_BASE(_Last), _Last - _First, _Pred); } |
sort 重载了两个版本，第一个版本只有2个参数，默认按从小到大排序（using operator<)；第二个版本有三个参数，即可以自定义比较逻辑
（_Pred）。它们都调用了标准库的std::_Sort， 跟踪进去发现比较复杂，在_Sort 内会根据一些条件选择不同的排序方式，如标准库的堆排序，合并
排序，插入排序等等。站在使用的角度看，没必要去深究，但如果是想学习相关的排序，那是很好的资源。
示例代码2：
C++ Code
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#include <iostream>
#include <vector> #include <list> #include <algorithm> using namespace std; void print_element( int n) { cout << n << ' '; } bool my_greater( int a, int b) { return a > b; } int main( void) { int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 }; vector< int> v(a, a + 6); for_each(v.begin(), v.end(), print_element); cout << endl; rotate(v.begin(), v.begin() + 2, v.end()); for_each(v.begin(), v.end(), print_element); cout << endl; sort(v.begin(), v.end()); for_each(v.begin(), v.end(), print_element); cout << endl; sort(v.begin(), v.end(), my_greater); for_each(v.begin(), v.end(), print_element); cout << endl; return 0; } |
四、已序区间算法 （lower_bound 、upper_bound）
使用这些算法的前提是区间已经是有序的。
C++ Code
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// TEMPLATE FUNCTION lower_bound template < class _FwdIt, class _Ty, class _Diff > inline _FwdIt _Lower_bound(_FwdIt _First, _FwdIt _Last, const _Ty &_Val, _Diff *) { // find first element not before _Val, using operator< _DEBUG_ORDER_SINGLE(_First, _Last, true); _Diff _Count = 0; _Distance(_First, _Last, _Count); for (; 0 < _Count; ) { // divide and conquer, find half that contains answer _Diff _Count2 = _Count / 2; _FwdIt _Mid = _First; std::advance(_Mid, _Count2); _DEBUG_ORDER_SINGLE(_Mid, _Last, false); if (_DEBUG_LT(*_Mid, _Val)) _First = ++_Mid, _Count -= _Count2 + 1; else _Count = _Count2; } return (_First); } template < class _FwdIt, class _Ty > inline _FwdIt lower_bound(_FwdIt _First, _FwdIt _Last, const _Ty &_Val) { // find first element not before _Val, using operator< _ASSIGN_FROM_BASE(_First, _Lower_bound(_CHECKED_BASE(_First), _CHECKED_BASE(_Last), _Val, _Dist_type(_First))); return _First; } |
lower_bound() 返回第一个“大于等于给定值" 的元素位置，其实还重载了另一个low_bound 版本，如下：
C++ Code
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// TEMPLATE FUNCTION lower_bound WITH PRED template < class _FwdIt, class _Ty, class _Diff, class _Pr > inline _FwdIt _Lower_bound(_FwdIt _First, _FwdIt _Last, const _Ty &_Val, _Pr _Pred, _Diff *) |
也就是可以自定义比较逻辑，需要注意的是如果使用这个版本，那么区间应该本来就是按comp 方法排序的，如下面这句话：
The elements are compared using operator< for the first version, and comp for the second. The elements in the range shall already
be sorted according to this same criterion (operator< or comp), or at least partitioned with respect to val.
由于是已序区间，所以函数内用的是二分查找，而两个版本主要的代码不同在于：
_DEBUG_LT(*_Mid, _Val)
_DEBUG_LT_PRED(_Pred, *_Mid, _Val)
upper_bound 与 lower_bound 类似，不过返回的是第一个”大于给定值“ 的元素位置。
示例代码3：
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#include <iostream>
#include <vector> #include <list> #include <algorithm> using namespace std; void print_element( int n) { cout << n << ' '; } int main( void) { int a[] = { 1, 10, 10, 14, 15, 16 }; vector< int> v(a, a + 6); for_each(v.begin(), v.end(), print_element); cout << endl; vector< int>::iterator it; it = lower_bound(v.begin(), v.end(), 10); if (it != v.end()) { cout << it - v.begin() << endl; } it = upper_bound(v.begin(), v.end(), 10); if (it != v.end()) { cout << it - v.begin() << endl; } return 0; } |
五、数值算法（accumulate）
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// TEMPLATE FUNCTION accumulate template < class _InIt, class _Ty > inline _Ty _Accumulate(_InIt _First, _InIt _Last, _Ty _Val) { // return sum of _Val and all in [_First, _Last) _DEBUG_RANGE(_First, _Last); for (; _First != _Last; ++_First) _Val = _Val + *_First; return (_Val); } template < class _InIt, class _Ty > inline _Ty accumulate(_InIt _First, _InIt _Last, _Ty _Val) { // return sum of _Val and all in [_First, _Last) return _Accumulate(_CHECKED_BASE(_First), _CHECKED_BASE(_Last), _Val); } // TEMPLATE FUNCTION accumulate WITH BINOP template < class _InIt, class _Ty, class _Fn2 > inline _Ty _Accumulate(_InIt _First, _InIt _Last, _Ty _Val, _Fn2 _Func) { // return sum of _Val and all in [_First, _Last), using _Func _DEBUG_RANGE(_First, _Last); _DEBUG_POINTER(_Func); for (; _First != _Last; ++_First) _Val = _Func(_Val, *_First); return (_Val); } template < class _InIt, class _Ty, class _Fn2 > inline _Ty accumulate(_InIt _First, _InIt _Last, _Ty _Val, _Fn2 _Func) { // return sum of _Val and all in [_First, _Last), using _Func return _Accumulate(_CHECKED_BASE(_First), _CHECKED_BASE(_Last), _Val, _Func); } |
accumulate 重载了两个版本，第一个版本实现的是累加，第二个版本带_Func 参数，可以自定义计算，比如累乘等。代码都比较好理解，就不赘述
了。看下面的示例代码4：
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#include <iostream>
#include <vector> #include <list> #include <algorithm> #include <numeric> using namespace std; void print_element( int n) { cout << n << ' '; } int mult( int a, int b) { return a * b; } int main( void) { int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5 }; vector< int> v(a, a + 5); for_each(v.begin(), v.end(), print_element); cout << endl; // 累加 cout << accumulate(v.begin(), v.end(), 0) << endl; // 累乘 cout << accumulate(v.begin(), v.end(), 1, mult) << endl; return 0; } |
参考：
C++ primer 第四版
Effective C++ 3rd
C++编程规范