C++：STL算法_c++ stl算法

一、头文件   

    算法主要是由头文件<algorithm> <functional> <numeric>组成。其中<algorithm>是STL中最大的一个，包含比较、交换、查找、遍历、复制、修改等操作。<numeric>体积较小，值包含几个在序列上面进行简单数学运算的模板函数。<functional>定义了一些模板类，用以声明函数对象。

二、遍历算法

2.1for_each

       遍历容器，函数原型为：

for_each(iterator beg, iterator end, _func);

其中：beg是开始迭代器，end是结束迭代器，_func是函数或函数对象

示例如下：

void print1(int m)
{
    cout<<m<<" ";
}
class print2
{
public:
 
    bool operator()(int m)
    {
      cout<<m<<" ";
    }
 
};
 
 
int main()
{
    vector<int> arr={1,2,3,4,5};
    for_each(arr.begin(),arr.end(),print1);//函数   输出1 2 3 4 5
    cout<<endl;
    for_each(arr.begin(),arr.end(),print2());//函数对象  输出1 2 3 4 5
 
    return 0;
}

2.2transform

       把一个容器的元素搬运到另一个容器。函数原型为：

transform(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, _func);

其中beg1  源容器起始迭代器，end1 源容器结束迭代器 beg2目标容器开始迭代器, _func是函数或函数对象

示例如下：

class Transform
{
public:
    int operator()(int m)
    {
        return m;
    }
};
class print2
{
public:
 
    bool operator()(int m)
    {
      cout<<m<<" ";
    }
};
 
 
int main()
{
    vector<int> arr={1,2,3,4,5};
    vector<int> target;
    target.resize(arr.size());//目标容器必须提前开辟内存空间
 
    transform(arr.begin(),arr.end(),target.begin(),Transform());
 
    for_each(target.begin(),target.end(),print2());//函数对象  输出1 2 3 4 5
 
    return 0;
}

三、查找算法

3.1find()

     查找指定元素，找到返回指定元素的迭代器，找不到返回end()。函数原型为：

find(iterator beg, iterator end, value);

其中beg是开始迭代器，end是结束迭代器，val是要查找的元素

只有vector没有实现自己的find函数，要借助algorithm,其他常见容器都实现了自己的find()函数

示例如下：

   vector<int> arr={1,2,3,4,5};
    auto it=find(arr.begin(),arr.end(),4);
    if(it!=arr.end())
        cout<<"找到"<<endl;

3.2find_if()

    按条件查找元素，函数原型为：

find_if(iterator beg, iterator end, _Pred);

其中beg是起始迭代器，end是结束迭代器，_pred是函数或函数对象

int pre1(int m)
{
    return m>3;
}
class pre2{
public:
    bool operator()(int m)
    {
        return m>4;
    }
};
int main()
{
    vector<int> arr={1,2,3,4,5};
    auto it1=find_if(arr.begin(),arr.end(),pre1);//函数
    if(it1!=arr.end())
        cout<<"找到大于3的"<<endl;
 
    auto it2=find_if(arr.begin(),arr.end(),pre2());//函数对象
    if(it2!=arr.end())
        cout<<"找到大于4的"<<endl;
 
    return 0;
}

可以根据自己所需要的规则对仿函数进行修改。

3.3adjacent_find

    查找相邻元素，函数原型为：

adjacent_find(iterator beg, iterator end);

其中beg是开始迭代器，end是结束迭代器。

用于查找容器中是否有相邻重复元素，返回相邻重复元素的第一个位置的迭代器

示例如下：

 vector<int> arr={1,2,3,4,5};
    auto it1=adjacent_find(arr.begin(),arr.end());
    if(it1!=arr.end())
        cout<<"找到"<<endl;
    else
        cout<<"没找到"<<endl;//输出没找到 
 
    vector<int> arr2={2,3,4,4,5};
    auto it2=adjacent_find(arr2.begin(),arr2.end());
    if(it2!=arr.end())
        cout<<"找到"<<endl;//输出找到
    else
        cout<<"没找到"<<endl;

3.4 binary_search

   查找指定元素是否存在，函数原型为：

bool binary_search(iterator beg, iterator end, value);

其中beg是开始迭代器，end是结束迭代器，val是要查找的元素

查找指定的元素，找到返回TRUE，找不到返回FALSE

示例如下：

    vector<int> arr={1,2,3,4,5};
    bool flag=binary_search(arr.begin(),arr.end(),4);
    if(flag)
        cout<<"找到"<<endl;
    else
        cout<<"未找到"<<endl;

binary_search()使用二分查找，故容器中的元素必须有序

3.5count

       统计元素出现的次数,函数原型为：

count(iterator beg, iterator end, value);

其中beg是开始迭代器，end是结束迭代器，val是要统计的元素

示例如下：

  vector<int> arr={1,4,2,3,3,5};
    int  num=count(arr.begin(),arr.end(),3);
    cout<<"3的个数为"<<num<<endl;

3.6count_if

    按条件查找元素，函数原型为：

count_if(iterator beg, iterator end, _Pred);

其中beg是开始迭代器，end是结束迭代器,_pred是函数或函数对象

返回的是符和条件的元素个数。

示例如下：

int pre1(int m)
{
    return m>3;
}
class pre2{
public:
    bool operator()(int m)
    {
        return m>4;
    }
};
int main()
{
    vector<int> arr={1,4,2,3,3,5};
    int  num=count_if(arr.begin(),arr.end(),pre1);
    cout<<"大于3的个数为"<<num<<endl;  //2
 
    num=count_if(arr.begin(),arr.end(),pre2());
    cout<<"大于4的个数为"<<num<<endl;   //1
 
    return 0;
}

四、排序算法

4.1sort

       对容器内元素进行排序，函数原型为：

sort(iterator beg, iterator end, _Pred);

其中beg是开始迭代器，end是结束迭代器,_pred是谓词

示例如下：

void print1(int m)
{
    cout<<m<<" ";
}
int main()
{
    vector<int> arr={1,4,2,3,3,5};
    sort(arr.begin(),arr.end());
    for_each(arr.begin(),arr.end(),print1);//1,2,3,3,4,5
 
    sort(arr.begin(),arr.end(),greater<int>());//降序
    for_each(arr.begin(),arr.end(),print1);//5,4,3,3,2,1
    return 0;
}

示例2：使用自定义排序规则

int pre1(int m,int n)
{
    return m>n;
}
 
class pre2{
public:
    bool operator()(int m,int n)
    {
        return m>n;
    }
};
 
 
int main()
{
    vector<int> arr={1,4,2,3,3,5};
 
    sort(arr.begin(),arr.end(),pre1);//降序
    for_each(arr.begin(),arr.end(),print1);//5,4,3,3,2,1
 
    sort(arr.begin(),arr.end(),pre2());//降序
    for_each(arr.begin(),arr.end(),print1);//5,4,3,3,2,1
    return 0;
}

4.2 random_shuffle

    洗牌算法，指定范围内的元素随机调整次序，函数原型为：

random_shuffle(iterator beg, iterator end);

其中beg是开始迭代器，end是结束迭代器

示例如下：

void print1(int m)
{
    cout<<m<<" ";
}
int main()
{
    vector<int> arr={1,4,2,3,3,5};
    random_shuffle(arr.begin(),arr.end());
    for_each(arr.begin(),arr.end(),print1);
    return 0;
}

4.3merge

     两个容器合并，存储到另一个容器中，函数原型为：

merge(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

dest是目标容器迭代器，要是容器1、容器2有序

示例如下：

void print1(int m)
{
    cout<<m<<" ";
}
int main()
{
    vector<int> arr={1,3,5,7,9},arr2={2,4,6,8,10};
    vector<int> target;
    target.resize(arr.size()+arr2.size());
    merge(arr.begin(),arr.end(),arr2.begin(),arr2.end(),target.begin());
    for_each(target.begin(),target.end(),print1);
    return 0;
}

目标容器需要提前开辟内存空间

4.4reverse

    将容器内元素进行反转，函数原型为：

reverse(iterator beg, iterator end);

示例如下：

void print1(int m)
{
    cout<<m<<" ";
}
int main()
{
    vector<int> arr={1,3,5,7,9};
    for_each(arr.begin(),arr.end(),print1);
 
    reverse(arr.begin(),arr.end());
    for_each(arr.begin(),arr.end(),print1);//9,7,5,3,1
    return 0;
}

五、拷贝和替换算法

5.1copy

    容器指定范围内的元素拷贝到另一个容器中

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

示例如下：

vector<int> arr={1,3,5,7,9};
    vector<int> target;
    target.resize(arr.size());
    copy(arr.begin(),arr.end(),target.begin());

5.2replace

   容器指定范围内的元素替换为新元素

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

示例如下：

void print1(int m)
{
    cout<<m<<" ";
}
int main()
{
    vector<int> arr={1,3,3,5,7,9};
    replace(arr.begin(),arr.end(),3,4);
    for_each(arr.begin(),arr.end(),print1);
    return 0;
}

5.3replace_if

    按条件替换区间内的元素，函数原型为：

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

其中_pred为函数或函数对象，newvalue为新元素

示例如下：

int pre1(int m)
{
    return m>3;
}
 
class pre2{
public:
    bool operator()(int m)
    {
        return m>4;
    }
};
 
int main()
{
    vector<int> arr={1,3,3,5,7,9};
    replace_if(arr.begin(),arr.end(),pre1,3);//函数
    for_each(arr.begin(),arr.end(),print1);//1,3,3,3,3,3
 
    arr={1,3,3,5,7,9};
    replace_if(arr.begin(),arr.end(),pre2(),4);//函数对象
    for_each(arr.begin(),arr.end(),print1);///1,3,3,4,4,4
 
    return 0;
}

5.4 swap

   互换2个容器的元素

swap(container c1, container c2);

示例如下：

    vector<int> arr={1,3,3,5,7,9};
    vector<int> arr2={2,4,6,8,10};
 
    swap(arr,arr2);
    for_each(arr.begin(),arr.end(),print1);
    cout<<endl;
    for_each(arr2.begin(),arr2.end(),print1);

六、算术生成算法

       使用时需要包含头文件#include<numeric>

6.1accumulate

     计算容器内元素总和

accumulate(iterator beg, iterator end, value);

返回元素内总和的值，其中val表示起始值

示例如下：

  vector<int> arr={1,3,3,5,7,9};
    int sum=accumulate(arr.begin(),arr.end(),0);
    cout<<sum<<endl;

6.2fill

    向容器中填充指定的元素

fill(iterator beg, iterator end, value);

其中val表示要填充的值

示例如下:

void print1(int m)
{
    cout<<m<<" ";
}
int main()
{
    vector<int> arr={1,3,3,5,7,9};
    fill(arr.begin(),arr.end(),0);
    for_each(arr.begin(),arr.end(),print1);
 
    return 0;
}

七、常用集合算法

  7.1set_intersection

       求2个集合的交集

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

返回目标容器最后一个迭代器的地址

注意：两个集合必须是有序序列。

示例如下：

void print1(int m)
{
    cout<<m<<" ";
}
int main()
{
    vector<int> arr={1,3,3,5,7,9};
    vector<int> arr2={1,3,5,7,9};
    vector<int> target;
    target.resize(min(arr.size(),arr2.size()));
 
    //返回的是目标容器最后一个元素的地址，不接受该地址也可以
    //auto it=set_intersection(arr.begin(),arr.end(),arr2.begin(),arr2.end(),target.begin());
    set_intersection(arr.begin(),arr.end(),arr2.begin(),arr2.end(),target.begin());
    for_each(target.begin(),target.end(),print1);
 
    return 0;
}

7.2set_union

    求集合的并集

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

返回目标容器的最后一个元素的地址。

注意：两个集合必须是有序序列

示例如下：

void print1(int m)
{
    cout<<m<<" ";
}
int main()
{
    vector<int> arr={1,3,3,5,7,9};
    vector<int> arr2={1,3,5,7,9};
    vector<int> target;
    //target.resize(max(arr.size(),arr2.size()));
    target.resize(arr.size()+arr2.size());
    
    auto it=set_union(arr.begin(),arr.end(),arr2.begin(),arr2.end(),target.begin());
    //set_union(arr.begin(),arr.end(),arr2.begin(),arr2.end(),target.begin());
    for_each(target.begin(),it,print1);
 
    return 0;
}

注意：并集目标容器的大小取2个容器大小相加的值

7.3set_difference

     求两个集合的差集

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

注意：两个集合必须是有序序列

示例如下：

void print1(int m)
{
    cout<<m<<" ";
}
int main()
{
    vector<int> arr={1,3,3,5,7,9};
    vector<int> arr2={1,3,5,7,9};
    vector<int> target;
    target.resize(max(arr.size(),arr2.size()));
 
    auto it=set_difference(arr.begin(),arr.end(),arr2.begin(),arr2.end(),target.begin());
    for_each(target.begin(),it,print1);
 
    return 0;
}