C++学习笔记（十六）：对vector进行更多的操作——泛型算法

先强调一下，这里的泛型算法实际不光光是对vector的操作，对于“顺序容器”均可以。

但是什么是顺序容器：

我们都知道，容器就是一些特定类型对象的集合。而顺序容器为程序员提供了控制元素存储和访问的能力。这种容器的一个显著的特征，就是容器中元素的顺序不依赖于元素的值，而是与加入容器时的位置有关。常见的顺序容器有vector、deque(双端队列)、list(双向链表)、forward_list(单向链表)、array（固定大小数组）、string。

了解了顺序容器，现在以vector为例，做下文的说明。

顺序容器本身只定义了很少的操作，这些操作我在前面的博客（点这里）也有写过。比如添加、删除元素，访问元素、获得迭代器等。但是现实中，我们用户肯定希望有更多的操作供自己使用，比如查找、替换、删除特定元素，重新排列元素等。为了实现上面的功能，程序员可能需要写一大段代码来将其实现。

为了解决这个问题，增加对于vector的操作种类，标准库给出了一组“泛型算法（generic algorithm）”。称其“算法”，是因为他们实现了一些经典算法的公共接口，比如排序、搜索。称其为“泛型”，是因为他们可以用于不同类型的元素和多种容器类型。

 

下面讲一下具体有哪些泛型算法。

大多数的算法都定义在头文件algorithm中，标准库还在头文件numeric中定义了一组数值泛型算法。一般情况下这些算法并不直接操作容器，而是遍历由两个迭代器指定的一个元素范围。

这些算法大致可以分为下面几类：

 

一、只读算法

顾名思义，这种算法只读取其输入范围内的元素，并不改变元素。

<1>find(vec.begin() , vec.end(), val)

在vec中搜索val，返回第一个等于val的元素的迭代器。如果范围内无匹配元素，则放回vec.end()。

<2>count(vec.begin() , vec.end(), val)

在vec中搜索val，返回val在vec中出现的次数。

<3>accumulate(vec.begin() , vec.end(), val)

在vec中的元素求和，和的初始值设为val。val的类型决定了函数使用哪个加法运算符以及返回值类型。

<4>equal(vec1.begin() , vec1.end(), vec2.begin())

比较两个vector是否相等，返回值为bool型。

 

二、写容器元素算法

<1>fill(vec.begin(), vec.end(), val)

将vec中的元素重置为val

<2>fill_n(dest , n , val)

将从dest开始的n个元素重置为val。这里的dest是一个指向某个元素的迭代器。注意：这里的vec不能是空的，如果是空，那么上面的操作将会出现未知结果。

 

<3>back_inserter(vec)

向容器中添加元素的迭代器，故称之为插入迭代器。通常来说，当我们通过迭代器来给容器赋值时，值被赋予迭代器指向的元素。而当我们通过一个插入迭代器赋值时，一个与赋值号右侧值相等的元素被添加到容器中。back_inserter接收一个指向容器的引用，返回一个与该容器绑定的插入迭代器。当我们通过此迭代器赋值时，赋值运算符会调用push_back将一个具有给定值的元素添加到容器中。比如：

vector<int> vec;  //空向量

auto it = back_inserter(vec);  //通过它赋值会将元素添加到vec中

*it = 42;   //vec中现在有一个元素，值为42

我们常常使用back_inserter来创建迭代器，作为泛型算法的目的位置使用。比如：

vector<int> vec;   //空向量

fill_n(back_inserter(vec), 10 ,0);  //添加10个元素到vec。

可以发现，前面说fill_n的vec不能为空，否则将会出现未知结果，而这里back_inserter相当于给vec push_back 了10个位置，然后填充，故这里的用法是可以的。

 

<4>copy(vec1.begin(), vec1.end(), vec2.begin())

将vec1中的内容拷贝到vec2中，故这里要求vec2的长度必须要大于等于vec1的长度。

 

<5>replace(vec.begin(), vec.end(), val1 ,val2)

将vec中的所有val1都替换为val2。

<6>replace_copy(vec1.begin(), vec1.end(),vec2.begin(), val1 ,val2)

替换后vec1中的值并未改变，而是将vec1拷贝到vec2中，并将vec2中的所有val1都替换为val2。

 

三、排序

sort(vec.begin() , vec.end());

对vec中的内容按字典顺序排序

四、删除相同数据

unique(vec.begin(), vec.end());

将vec中重复的数据删除，返回指向不重复区域之后一个位置的迭代器。值得注意的是这个删除操作只是将vec中的数据清空，但是vec的大小不变。即假设原vec中有40个元素，其中重复的有5个，那么经过unique操作后，这些重复元素重复的部分就不见了，vec中非空数据变成了35个，剩下的5个空间里面的数据为空。但是vec的size仍旧为40。要想真正的删除这些元素，还需用到容器本身的操作，erase。