STL6—泛型算法1

 标准库容器定义的操作非常少,并没有给容器添加大量的功能函数,而是选择提供一组算法,这些算法大都不依赖特定的容器类型,是“泛型”的,可作用在不同类型的容器和不同类型的元素上!

    所谓泛型算法:一是因为它们实现共同的操作,所以称之为“算法”;而“泛型”指的是它们可以操作在多种容器类型上——不但可作用于vectorlist这些标准库类型,还可用在内置数组类型、甚至其他类型的序列上,只要自定义的容器类型只要与标准库兼容,同样可以使用这些泛型算法

   大多数算法是通过遍历由两个迭代器标记的一段元素来实现其功能。典型情况下,算法在遍历一段元素范围时,操纵其中的每一个元素。算法通过迭代器访问元素,这些迭代器标记了要遍历的元素范围。


find函数

可得治泛型算法基于迭代器实现,和容器类型无关

    int searchVal = 110;
    vector<int>::const_iterator iter = find(ivec.begin(),ivec.end(),searchVal);

    if (iter != ivec.end())
    {
        cout << "The value " << *iter << " is present!" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "The value " << searchVal << " is not present!" << endl;
    }

    list<int> iList;
    for (list<int>::size_type index = 0; index != 100; ++index)
    {
        iList.push_back(index);
    }

    int searchVal = 13;
    list<int>::const_iterator iter = find(iList.begin(),iList.end(),searchVal);

    if (iter != iList.end())
    {
        cout << "The value " << *iter << " is present!" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "The value " << searchVal << " is not present!" << endl;
    }
    
    int ia[] = {27,210,12,476,109,83};
    int searchVal = 109;
    int *result = find(ia,ia+sizeof(ia)/sizeof(*ia),searchVal);

    if (result != ia+sizeof(ia)/sizeof(*ia))
    {
        cout << "The value " << *result << " is present!" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "The value " << searchVal << " is not present!" << endl;
    }
 使用两个迭代器和一个值调用 find 函数 , 检查两个迭代器实参标记范围内的每一个元素。只要找到与给定值相等的元素 ,find 就会返回指向该元素的迭代器。如果没有匹配的元素 ,find 返回它的第二个迭代器实参 , 表示查找失败

该算法的明确要求如下:

    1)需要某种遍历集合的方式:能够从一个元素向前移到下一个元素。

    2)必须能够知道是否到达了集合的末尾。

    3)必须能够对容器中的每一个元素与被查找的元素进行比较。

    4)需要一个类型指出元素在容器中的位置,或者表示找不到该元素。


统计指定值出现的次数

//P338 习题11.1
int main()
{
    ifstream inFile("input");
    vector<int> iVec;
    int val;

    while (inFile >> val)
    {
        iVec.push_back(val);
    }

    int searchVal;
    while (cin >> searchVal)
    {
        cout << searchVal << " have present "
             << count(iVec.begin(),iVec.end(),searchVal)
             << " times" << endl;
    }
}
泛型算法本身从不执行容器操作,只是单独依赖迭代器和迭代器操作实现算法基于迭代器及其操作实现,而并非基于容器操作
泛型算法必须 #include <algorithm> 

泛化的算术算法,其命名习惯与泛型算法相同,使用这些算法必须包含numeric头文件


accumulate的使用:

    一个简单的只读算法accumulate,该算法在numeric头文件中定义。

[cpp]  view plain copy
  1. int sum = accumulate(iVec.begin(),iVec.end(),0);  
  2. cout << sum << endl;  

    将sum设置为 vec的元素之和再加上0accumulate带有三个形参。头两个形参指定要累加的元素范围。第三个形参则是累加的初值。

    首先,调用该函数时必须传递一个起始值,否则,accumulate将不知道使用什么起始值。其次,容器内的元素类型必须与第三个实参的类型匹配,或者可转换为第三个实参的类型。在accumulate内部,第三个实参用作累加的起点;容器内的元素按顺序连续累加到总和之中。因此,必须能够将元素类型加到总和类型上。

   类似的,也可以使用accumulatestring类型的vector容器中的元素连接起来:

[cpp]  view plain copy
  1. string sum = accumulate(strVec.begin(),strVec.end(),string(""));  

【注意】

    程序显式地创建了一个string对象,用该函数调用的第三个实参。传递一个字符串字面值,将会导致编译时错误。因为此时,累加和的类型将是constchar*,而 string的加法操作符所使用的操作数则分别是string和 constchar* 类型,加法的结果将产生一个string对象,而不是 constchar* 指针。


find_first_of的使用:

    这个算法带有两对迭代器参数来标记两段元素范围,在第一段元素范围内查找与第二段范围中任意元素匹配的元素,然后返回一个迭代器,指向第一个匹配的元素,如果找不到匹配元素,则返回第一个范围的end迭代器。

find_first_of(iter,iVec1.end(),iVec2.begin(),iVec2.end())

[cpp]  view plain copy
  1. //使用find_first_of统计有多少个数字在这两个容器中同时出现  
  2.     size_t cnt = 0;  
  3.     vector<int>::iterator iter = iVec1.begin();  
  4.   
  5.     //在while的第一次循环中,遍历整个iVec1范围。  
  6.     //第二次以及后续的循环迭代则只考虑iVec1中尚未匹配的部分  
  7.     while ((iter = find_first_of(iter,iVec1.end(),iVec2.begin(),iVec2.end())) != iVec1.end())  
  8.     {  
  9.         cout << *iter << endl;  
  10.         ++ cnt;  
  11.         ++ iter;  
  12.     }  
  13.     cout << "cnt = " << cnt << endl;  
其实在后面泛型函数的结构中可以知道,泛型函数的参数类型基本也就是这几类,一般由一对迭代器来确定数据的操作位置

由一个迭代器指定操作位置,而其余的参数一般就是初始化值,或者隐式的表达迭代器对应数据的类型,而返回值一般为一个迭代器,分别表示

要操作的正确结果和错误结果


写容器元素的算法

 一些算法写入元素值。在使用这些算法写元素时一定要当心,必须确保算法所写的序列至少足以存储要写入的元素


1、写入输入序列的元素

[cpp]  view plain copy
  1. fill(iVec.begin(),iVec.end(),10);  
  2. fill(iVec.begin(),iVec.begin()+iVec.size()/2,0);  

fill带有一对迭代器形参,用于指定要写入的范围,而所写的值是它的第三个形参的副本。如果输入范围有效,则可安全写入。这个算法只会对输入范围内已存在的元素进行写入操作


2、不检查写入操作的算法(十分危险

   fill_n函数带有的参数包括:一个迭代器、一个计数器以及一个值。fill_n函数假定对指定数量的元素做写操作是安全的。

[cpp] view plaincopy
  1. vector<int> iVec;  
  2. /**Error 
  3. *但是编译器不会报错, 
  4. *很可能导致严重的运行时错误 
  5. */  
  6. fill_n(iVec.begin(),10,0);  

   对于指定数目的元素做写入运算,或者写到目标迭代器的算法,都不检查目标的大小是否足以存储要写入的元素。


3、引入back_inserter

    确保算法有足够的元素存储输出数据的一种方法是使用插入迭代器。在使用插入迭代器赋值时,会在容器中添加一个新元素,其值等于赋值运算的右操作数的值。

    使用back_inserter的程序必须包含iterator头文件。

   back_inserter函数是迭代器适配器。迭代器适配器使用一个对象作为实参,并生成一个适应其实参行为的新对象。在本例中,传递给back_inserter的实参是一个容器的引用back_inserter生成一个绑定在该容器上的插入迭代器在试图通过这个迭代器给元素赋值时,

   值运算将调用push_back在容器中添加一个具有指定值的元素。使用 back_inserter可以生成一个指向fill_n写入目标的迭代器:

[cpp] view plaincopy
  1. vector<int> iVec;  
  2. fill_n(back_inserter(iVec),10,0);  

效果相当于在vec上调用push_back,vec末尾添加10个元素,每个元素的值都是0


4、写入到目标迭代器的算法

    第三类算法向目标迭代器写入未知个数的元素。如:copy函数。copy带有三个迭代器参数:头两个指定输入范围,第三个则指向目标序列的一个元素传递给copy的目标序列必须至少要与输入范围一样大。假设ilst是一个存放int型数据的 list对象,可如下将它copy给一 个vector对象:

[cpp] view plaincopy
  1. vector<int> iVec;  
  2. copy(iList.begin(),iList.end(),back_inserter(iVec));  

copy从输入范围中读取元素,然后将它们复制给目标ivec

   当然,这个例子的效率比较差,最好应该对新构造容器的初始化式:

[cpp] view plaincopy
  1. vector<int> iVec(iList.begin(),iList.end());  

5、算法的_copy版本

    有些算法提供所谓的“复制(copying)”版本。这些算法对输入序列的元素做出处理,但不修改原来的元素,而是创建一个新序列存储元素的处理结果。

   replace算法就是一个很好的例子。该算法对输入序列做读写操作,将序列中特定的值替换为新的值。该算法带有四个形参:一对指定输入范围的迭代器和两个值。每一个等于第一值的元素替换成第二个值。

[cpp] view plaincopy
  1. replace(iList.begin(),iList.end(),0,42);  

  如果不想改变原来的序列,则调用replace_copy函数。这个算法接受第三个迭代器实参,指定要保存调整后序列的位置:

[cpp]  view plain copy
  1. vector<int> iVec;    replace_copy(iList.begin(),iList.end(),back_inserter(iVec),0,42);  

对容器元素重新排序的算法

    我们要分析一组儿童故事中所使用的单词。例如:它们使用了多少个由六个或以上字母组成的单词。每个单词只统计一次。要求以长度的大小输出这些单词,对于同样长的单词,则以字典顺序输出。

1)、去除重复

    假设我们的输入存储在一个名为words的 vector对象中,第一个子问题是将words中重复出现的单词去除掉:


 unique算法带有两个指定元素范围的迭代器参数。该算法删除相邻的重复元素,然后重新排列输入范围内的元素,并且返回一个迭代器,表示无重复的值范围的结束。

  words的大小并没有改变,依然保存着10个元素;只是这些元素的顺序改变了。unique实际上并没有删除任何元素,而是将无重复的元素复制到序列的前端,从而覆盖相邻的重复元素


  调用erase实现删除重复的项。这个函数调用从end_unique指向的元素开始删除,直到words的最后一个元素也删除掉为止。



bool isShorter(const string &s1,const string &s2)
{
    return s1.size() < s2.size();
}
bool GT6(const string &s)
{
    return s.size() >= 6;
}

int main()
{
    vector<string> words;
    ifstream inFile("input");

    string word;
    while (inFile >> word)
    {
        words.push_back(word);
    }

    sort(words.begin(),words.end());
    vector<string>::iterator end_unique =<span style="color:#ff0000;"> unique</span>(words.begin(),words.end());

    words.<span style="color:#ff0000;">erase</span>(end_unique,words.end());

    <span style="color:#ff0000;">stable_sort</span>(words.begin(),words.end(),<span style="color:#ff0000;">isShorter</span>);

    vector<string>::size_type wc = count_if(words.begin(),words.end(),GT6);
    cout << wc << " words 6 characters or longer." << endl;

    cout << "Words:" << endl;
    for (vector<string>::iterator it = words.begin(); it != words.end(); ++it)
    {
        cout << *it << endl;
    }
}

  除了sort之外,标准库还定义了stable_sort算法,stable_sort保留相等元素的原始相对位置。

    sort和 stable_sort都是重载函数。其中一个版本使用元素类型提供的小于(<)操作符实现比较。第二个重载版本带有第三个形参:比较元素所使用的谓词函数的名字这个谓词函数必须接受两个实参,实参的类型必须与元素类型相同,并返回一个可用作条件检测的值。

执行count_if函数时,首先读取他的头两个参数所标记的范围内的元素,每读取一个元素,则将其传递给第三个实参表示的谓词函数。


你可能感兴趣的:(C++,算法,泛型,迭代)