C++编程提高——STL函数对象和常用算法_c++ stl 每个对象执行一个方法

C++编程提高——STL函数对象和常用算法

一、函数对象

1.1函数对象概念

概念：

• 重载函数调用操作符的类，其对象常称为函数对象
• 函数对象使用重载的()时，行为类似函数调用，也叫仿函数

本质：

• 函数对象（仿函数）是一个类，不是一个函数

1.2函数对象的使用

特点：

• 函数对象在使用时，可以向普通函数那样调用，可以有参数，可以有返回值
• 函数对象超出普通函数的概念，函数对象可以有自己的状态
• 函数对象可以作为参数传递

示例：

#include<iostream>
using namespace std;

//函数对象创建
class MyAdd {
public:
	int operator()(int a, int b) {
		return a + b;
	}
};

void test81() {
	MyAdd ma;
	cout << "1----" << ma(13, 24) << endl;
}

//函数对象有自己的状态
class MyPrint {
public:
	MyPrint() {
		this->count = 0;
	}
	void operator()(string msg) {
		cout << msg << endl;
		this->count++;
	}
	int count;
};

void test82() {
	MyPrint mp;
	mp("hello world");
	mp("hello world");
	mp("hello world");
	mp("hello world");
	mp("hello world");
	cout << "count = " << mp.count << endl;
}

//函数对象作为参数传递
void doPrint(MyPrint& p, string msg) {
	p(msg);
}

void test83() {
	MyPrint mp;
	doPrint(mp, "Hello World");
}

int main() {

	test83();

	system("pause");
	return 0;
}
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1.3谓词

1.3.1谓词概念

概念：

• 返回bool类型的仿函数称为谓词
• 如果一个仿函数接受一个参数，那么就叫做一元谓词
• 如果一个仿函数接收两个参数，那么就叫做二元谓词

1.3.2一元谓词

//一元谓词
class Getnum {
public:
	bool operator()(int a) {
		return a > 5;
	}
};

void test91() {
	vector<int> v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.push_back(6);

	vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), Getnum());
	cout << *it << endl;
	it++;
	cout << *it << endl;
}
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1.3.3二元谓词

//二元谓词
class MyCom {
public:
	bool operator()(int v1, int v2) {
		return v1 > v2;
	}
};

void test92() {
	vector<int> v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.push_back(6);

	sort(v.begin(), v.end());

	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it ++) {
		cout << *it << endl;
	}

	sort(v.begin(), v.end(), MyCom());

	cout << "排序后" << endl;

	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << endl;
	}
}
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1.4内建函数对象

1.4.1内建函数对象意义

概念：

• STL内建了一些函数对象

分类：

• 算数仿函数
• 关系仿函数
• 逻辑仿函数

用法：

• 这些仿函数所产生的对象，用法和一般函数完全相同
• 使用内建函数对象，需要引入头文件#include<functional>

1.4.2算数仿函数

功能描述：

• 实现四则运算
• 其中negate是一元运算，其他都是二元运算

仿函数原型：

1.4.3关系仿函数

仿函数原型：

1.4.4逻辑仿函数

仿函数原型：

二、常用算法

概述：

• 算法主要是有头文件<algorithm> <functional> <numeric>组成
• <algorithm>是所有STL头文件中最大的一个，范围涉及到比较、交换、查找、遍历操作、复制、修改等等
• <numeric>体积很小，只包括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，用于声明函数对象

2.1常用遍历算法

简介：

• for_each：遍历容器
• transform：搬运容器到另一个容器中

2.1.1for_each

函数原型：

• for_each(iterator beg, iterator end, _func);
  • beg：开始迭代器
  • end：结束迭代器
  • _func：函数或者函数对象

2.1.2transform

函数原型：

• transform(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, _func);
  • beg1：源容器开始迭代器
  • end1：原容器结束迭代器
  • beg2：目标容器开始迭代器
  • _func：函数或者函数对象

2.2常用查找算法

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

2.2.1find

函数原型：

• find(iterator beg, iterator end, value);：按值查找元素，找不到返回结束迭代器位置
  • beg：开始迭代器
  • end：结束迭代器
  • value：查找的元素

2.2.2find_if

函数原型：

• find_if(iterator beg, iterator end, _Pred);按指定条件查找元素
  • 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）

2.2.3adjacent_find

函数原型：

• adjacent_find(iterator beg, iterator end);：查找相邻重复元素
  • beg：开始迭代器
  • end：结束迭代器

2.2.4binary_search

函数原型：

• bool binary_search(iterator beg, iterator end, value);：查找指定元素，返回bool值
  • beg：开始迭代器
  • end：结束迭代器
  • value：查找的元素
• **注意：**在无序序列中不可用

2.2.5count

函数原型：

• count(iterator beg, iterator end, value);：统计元素出现次数
  • beg：开始迭代器
  • end：结束迭代器
  • value：要统计的元素

2.2.6count_if

函数原型：

• count_if(iterator beg, iterator end, _Pred);：按照条件统计元素出现次数
  • beg：开始迭代器
  • end：结束迭代器
  • _Pred：谓词

2.3常用排序算法

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，并储存到另一个容器中
• reverse：反转指定范围的元素

2.3.1sort

函数原型：

• sort(iterator beg, iterator end, _Pred);：按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器
  • beg：开始迭代器
  • end：结束迭代器
  • _Pred：谓词

2.3.2random_shuffle

函数原型：

• random_shuffle(iterator beg, iterator end);：指定范围内的元素随机调整次序
  • beg：开始迭代器
  • end：结束迭代器

2.3.3merge

函数原型：

• merge(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);：两个容器合并，并储存到另一个容器中
  • beg1：容器1开始迭代器
  • end1：容器1结束迭代器
  • beg2：容器2开始迭代器
  • end2：容器2结束迭代器
  • dest：目标容器开始迭代器
• 注意：两个容器必须是有序的

2.3.4reverse

函数原型：

• reverse(iterator beg, iterator end);：反转指定范围的元素
  • beg：开始迭代器
  • end：结束迭代器

2.4常用拷贝和替换算法

算法简介：

• copy：容器内指定范围的元素拷贝到另一个容器中
• 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

2.4.1copy

函数原型：

• copy(iterator beg, iterator end, iterator dest);：按值查找元素，找到返回指定位置迭代器找不到返回结束迭代器位置
  • beg：容器开始迭代器
  • end：容器结束迭代器
  • dest：目标容器开始迭代器

2.4.2replace

函数原型：

• replace(iterator beg, iterator end, oldValue, newValue);：将区间内的旧元素替换为新元素
  • beg：容器开始迭代器
  • end：容器结束迭代器
  • oldValue：旧元素
  • newValue：新元素

2.4.3replace_if

函数原型：

• replace_if(iterator beg, iterator end, _Pred, newValue);：按条件替换元素，满足条件替换为指定元素
  • beg：容器开始迭代器
  • end：容器结束迭代器
  • _Pred：谓词
  • newValue：新元素

2.4.4swap

函数原型：

• swap(container c1, container c2);：互换两个容器的元素
  • c1：容器1
  • c2：容器2

2.5常用算术生成算法

注意：

• 算术生成算法属于小型算法，使用时包含头文件numeric

算法简介：

• accumulate：计算容器元素累加和
• fill：向容器中添加元素

2.5.1accumulate

函数原型：

• accumulate(iterator beg, iterator end, value);：计算容器元素累计总和
  • beg：容器开始迭代器
  • end：容器结束迭代器
  • value：开始累加的起始值

2.5.2fill

函数原型：

• fill(iterator beg, iterator end, value);：向容器中填充元素
  • beg：容器开始迭代器
  • end：容器结束迭代器
  • value：要填充的值

2.6常用集合算法

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

2.6.1set_intersection

函数原型：

• set_intersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);：求两个容器的交集
  • beg1：容器1开始迭代器
  • end1：容器1结束迭代器
  • beg2：容器2开始迭代器
  • end2：容器2结束迭代器
  • dest：目标容器开始迭代器

2.6.2set_union

函数原型：

• set_union(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);：求两个容器的并集

  • beg1：容器1开始迭代器
  • end1：容器1结束迭代器
  • beg2：容器2开始迭代器
  • end2：容器2结束迭代器
  • dest：目标容器开始迭代器

• 注意：两个集合必须是有序序列

2.6.3set_difference

函数原型：

• set_difference(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);：求两个容器的差集

  • beg1：容器1开始迭代器
  • end1：容器1结束迭代器
  • beg2：容器2开始迭代器
  • end2：容器2结束迭代器
  • dest：目标容器开始迭代器

• 注意：两个集合必须是有序序列