STL常用算法

概述:

算法主要是由头文件<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,用以声明函数对象。

常用遍历算法

学习目标：掌握常用的遍历算法

算法简介：

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

for_each

功能描述：实现遍历容器

函数原型：

for_each(iterator beg, iterator end, _func); // 遍历算法遍历容器元素
- beg 开始迭代器
- end 结束迭代器
- _func 函数或者函数对象

示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

//普通函数
void print01(int val) {
    cout << val << " ";
}

//函数对象
class print02 {
public:
    void operator()(int val) {
        cout << val << " ";
    }
};

//for_each算法基本用法
void test() {

    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v.push_back(i);
    }

    //遍历算法
    for_each(v.begin(), v.end(), print01);
    cout << endl;

    for_each(v.begin(), v.end(), print02());
    cout << endl;
}

int main() {
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

transform

功能描述：搬运容器到另一个容器中

函数原型：

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

示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

//常用遍历算法  搬运 transform
class TransForm {
public:
    int operator()(int val) {
        return val;
    }
};

class MyPrint {
public:
    void operator()(int val) {
        cout << val << " ";
    }
};

void test() {
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v.push_back(i);
    }

    vector<int> vTarget; //目标容器

    vTarget.resize(v.size()); // 目标容器需要提前开辟空间

    transform(v.begin(), v.end(), vTarget.begin(), TransForm());

    for_each(vTarget.begin(), vTarget.end(), MyPrint());
}

int main() {
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

总结：搬运的目标容器必须要提前开辟空间，否则无法正常搬运

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

find

功能描述：

查找指定元素，找到返回指定元素的迭代器，找不到返回结束迭代器end()

函数原型：

find(iterator beg, iterator end, value); // 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 开始迭代器
- end 结束迭代器
- value 查找的元素

示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

void test01() {

    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v.push_back(i + 1);
    }
    //查找容器中是否有 5 这个元素
    vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 5);
    if (it == v.end()) {
        cout << "没有找到!" << endl;
    } else {
        cout << "找到:" << *it << endl;
    }
}

class Person {
public:
    Person(string name, int age) {
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }

    //重载 ==
    bool operator==(const Person &p) {
        if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
            return true;
        }
        return false;
    }

public:
    string m_Name;
    int m_Age;
};

void test02() {

    vector<Person> v;

    //创建数据
    Person p1("aaa", 10);
    Person p2("bbb", 20);
    Person p3("ccc", 30);
    Person p4("ddd", 40);

    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);
    v.push_back(p4);

    vector<Person>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), p2);
    if (it == v.end()) {
        cout << "没有找到!" << endl;
    } else {
        cout << "找到姓名:" << it->m_Name << " 年龄: " << it->m_Age << endl;
    }
}

int main() {
    test01();
    test02();
    system("pause");
    return 0;
}

总结：利用find可以在容器中找指定的元素，返回值是迭代器

find_if

功能描述：按条件查找元素

函数原型：

find_if(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位置
- 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）

示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

//内置数据类型
class GreaterFive {
public:
    bool operator()(int val) {
        return val > 5;
    }
};

void test01() {

    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v.push_back(i + 1);
    }

    vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), GreaterFive());
    if (it == v.end()) {
        cout << "没有找到!" << endl;
    } else {
        cout << "找到大于5的数字:" << *it << endl;
    }
}

//自定义数据类型
class Person {
public:
    Person(string name, int age) {
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }

public:
    string m_Name;
    int m_Age;
};

class Greater20 {
public:
    bool operator()(Person &p) {
        return p.m_Age > 20;
    }
};

void test02() {

    vector<Person> v;

    //创建数据
    Person p1("aaa", 10);
    Person p2("bbb", 20);
    Person p3("ccc", 30);
    Person p4("ddd", 40);

    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);
    v.push_back(p4);

    vector<Person>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), Greater20());
    if (it == v.end()) {
        cout << "没有找到!" << endl;
    } else {
        cout << "找到姓名:" << it->m_Name << " 年龄: " << it->m_Age << endl;
    }
}

int main() {
    test01();
    test02();
    system("pause");
    return 0;
}

总结：find_if按条件查找使查找更加灵活，提供的仿函数可以改变不同的策略

adjacent_find

功能描述：查找相邻重复元素

函数原型：

adjacent_find(iterator beg, iterator end); // 查找相邻重复元素,返回相邻元素的第一个位置的迭代器
- beg 开始迭代器
- end 结束迭代器

示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

void test() {
    vector<int> v;
    v.push_back(1);
    v.push_back(2);
    v.push_back(5);
    v.push_back(2);
    v.push_back(4);
    v.push_back(4);
    v.push_back(3);
    v.push_back(3);

    //查找相邻重复元素
    vector<int>::iterator it = adjacent_find(v.begin(), v.end());
    if (it == v.end()) {
        cout << "找不到!" << endl;
    } else {
        cout << "找到相邻重复元素为:" << *it << endl;
    }
}

int main() {
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

binary_search

功能描述：查找指定元素是否存在

注意: 在无序序列中不可用

函数原型：

bool binary_search(iterator beg, iterator end, value); // 查找指定的元素，查到返回true 否则false
- beg 开始迭代器
- end 结束迭代器
- value 查找的元素

示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

void test() {
    vector<int> v;

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v.push_back(i);
    }
    //二分查找
    bool ret = binary_search(v.begin(), v.end(), 2);
    if (ret) {
        cout << "找到了" << endl;
    } else {
        cout << "未找到" << endl;
    }
}

int main() {
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

总结：二分查找法查找效率很高，值得注意的是查找的容器中元素必须的有序序列

count

功能描述：

统计元素个数

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 统计的元素

示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

//内置数据类型
void test01() {
    vector<int> v;
    v.push_back(1);
    v.push_back(2);
    v.push_back(4);
    v.push_back(5);
    v.push_back(3);
    v.push_back(4);
    v.push_back(4);

    int num = count(v.begin(), v.end(), 4);

    cout << "4的个数为： " << num << endl;
}

//自定义数据类型
class Person {
public:
    Person(string name, int age) {
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }
    bool operator==(const Person &p) {
        if (this->m_Age == p.m_Age) {
            return true;
        } else {
            return false;
        }
    }
    string m_Name;
    int m_Age;
};

void test02() {
    vector<Person> v;

    Person p1("刘备", 35);
    Person p2("关羽", 35);
    Person p3("张飞", 35);
    Person p4("赵云", 30);
    Person p5("曹操", 25);

    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);
    v.push_back(p4);
    v.push_back(p5);

    Person p("诸葛亮", 35);

    int num = count(v.begin(), v.end(), p);
    cout << "num = " << num << endl;
}

int main() {
    test01();
    test02();
    system("pause");
    return 0;
}

总结：统计自定义数据类型时候，需要配合重载 operator==

count_if

功能描述：

按条件统计元素个数

函数原型：

count_if(iterator beg, iterator end, _Pred); // 按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

示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

class Greater4 {
public:
    bool operator()(int val) {
        return val >= 4;
    }
};

//内置数据类型
void test01() {
    vector<int> v;
    v.push_back(1);
    v.push_back(2);
    v.push_back(4);
    v.push_back(5);
    v.push_back(3);
    v.push_back(4);
    v.push_back(4);

    int num = count_if(v.begin(), v.end(), Greater4());

    cout << "大于4的个数为： " << num << endl;
}

//自定义数据类型
class Person {
public:
    Person(string name, int age) {
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }

    string m_Name;
    int m_Age;
};

class AgeLess35 {
public:
    bool operator()(const Person &p) {
        return p.m_Age < 35;
    }
};

void test02() {
    vector<Person> v;

    Person p1("刘备", 35);
    Person p2("关羽", 35);
    Person p3("张飞", 35);
    Person p4("赵云", 30);
    Person p5("曹操", 25);

    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);
    v.push_back(p4);
    v.push_back(p5);

    int num = count_if(v.begin(), v.end(), AgeLess35());
    cout << "小于35岁的个数：" << num << endl;
}

int main() {
    test01();
    test02();
    system("pause");
    return 0;
}

常见的排序算法

学习目标：掌握常用的排序算法

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，并存储到另一容器中
reverse // 反转指定范围的元素

sort

功能描述：对容器内元素进行排序

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位置
- beg 开始迭代器
- end 结束迭代器
- _Pred 谓词

示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

void myPrint(int val) {
    cout << val << " ";
}

void test() {
    vector<int> v;
    v.push_back(10);
    v.push_back(30);
    v.push_back(50);
    v.push_back(20);
    v.push_back(40);

    //sort默认从小到大排序
    sort(v.begin(), v.end());
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
    cout << endl;

    //从大到小排序
    sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
    cout << endl;
}

int main() {
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

random_shuffle

功能描述：洗牌指定范围内的元素随机调整次序

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

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <ctime>

using namespace std;

class myPrint {
public:
    void operator()(int val) {
        cout << val << " ";
    }
};

void test() {
    srand((unsigned int) time(NULL));
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v.push_back(i);
    }
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
    cout << endl;

    //打乱顺序
    random_shuffle(v.begin(), v.end());
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
    cout << endl;
}


int main() {
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

总结：random_shuffle洗牌算法比较实用，使用时记得加随机数种子

merge

功能描述：两个容器元素合并，并存储到另一容器中

注意: 两个容器必须是有序的

函数原型：

merge(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest); // 容器元素合并，并存储到另一容器中
- 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

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

class myPrint {
public:
    void operator()(int val) {
        cout << val << " ";
    }
};

void test() {
    vector<int> v1;
    vector<int> v2;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i + 1);
    }

    vector<int> vtarget;
    //目标容器需要提前开辟空间
    vtarget.resize(v1.size() + v2.size());
    //合并  需要两个有序序列
    merge(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vtarget.begin());
    for_each(vtarget.begin(), vtarget.end(), myPrint());
    cout << endl;
}

int main() {
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

reverse

功能描述：将容器内元素进行反转

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

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

class myPrint {
public:
    void operator()(int val) {
        cout << val << " ";
    }
};

void test() {
    vector<int> v;
    v.push_back(10);
    v.push_back(30);
    v.push_back(50);
    v.push_back(20);
    v.push_back(40);

    cout << "反转前： " << endl;
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
    cout << endl;

    cout << "反转后： " << endl;

    reverse(v.begin(), v.end());
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
    cout << endl;
}

int main() {
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

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

copy

功能描述：容器内指定范围的元素拷贝到另一容器中

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 开始迭代器
- end 结束迭代器
- dest 目标起始迭代器

示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

class myPrint {
public:
    void operator()(int val) {
        cout << val << " ";
    }
};

void test() {
    vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i + 1);
    }
    vector<int> v2;
    v2.resize(v1.size());
    copy(v1.begin(), v1.end(), v2.begin());

    for_each(v2.begin(), v2.end(), myPrint());
    cout << endl;
}

int main() {
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

总结：利用copy算法在拷贝时，目标容器记得提前开辟空间

replace_if

功能描述：将区间内满足条件的元素，替换成指定元素

函数原型：

replace_if(iterator beg, iterator end, _pred, newvalue); // 按条件替换元素，满足条件的替换成指定元素
- beg 开始迭代器
- end 结束迭代器
- _pred 谓词
- newvalue 替换的新元素

示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

class myPrint {
public:
    void operator()(int val) {
        cout << val << " ";
    }
};

class ReplaceGreater30 {
public:
    bool operator()(int val) {
        return val >= 30;
    }

};

void test() {
    vector<int> v;
    v.push_back(20);
    v.push_back(30);
    v.push_back(20);
    v.push_back(40);
    v.push_back(50);
    v.push_back(10);
    v.push_back(20);

    cout << "替换前：" << endl;
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
    cout << endl;

    //将容器中大于等于的30 替换成 3000
    cout << "替换后：" << endl;
    replace_if(v.begin(), v.end(), ReplaceGreater30(), 3000);
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
    cout << endl;
}

int main() {
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

总结：replace_if按条件查找，可以利用仿函数灵活筛选满足的条件

swap

功能描述：互换两个容器的元素

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

示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

class myPrint {
public:
    void operator()(int val) {
        cout << val << " ";
    }
};

void test() {
    vector<int> v1;
    vector<int> v2;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i + 100);
    }

    cout << "交换前： " << endl;
    for_each(v1.begin(), v1.end(), myPrint());
    cout << endl;
    for_each(v2.begin(), v2.end(), myPrint());
    cout << endl;

    cout << "交换后： " << endl;
    swap(v1, v2);
    for_each(v1.begin(), v1.end(), myPrint());
    cout << endl;
    for_each(v2.begin(), v2.end(), myPrint());
    cout << endl;
}

int main() {
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

总结：swap交换容器时，注意交换的容器要同种类型

常用算术生成算法

注意：算术生成算法属于小型算法，使用时包含的头文件为 #include <numeric>

算法简介：

accumulate // 计算容器元素累计总和
fill // 向容器中添加元素

accumulate

功能描述：计算区间内容器元素累计总和

函数原型：

accumulate(iterator beg, iterator end, value); // 计算容器元素累计总和
- beg 开始迭代器
- end 结束迭代器
- value 起始值

示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <numeric>

using namespace std;


void test() {
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i <= 100; i++) {
        v.push_back(i);
    }

    int total = accumulate(v.begin(), v.end(), 0);

    cout << "total = " << total << endl;
}

int main() {
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

总结：accumulate使用时头文件注意是 numeric，这个算法很实用

fill

功能描述：向容器中填充指定的元素

函数原型：

fill(iterator beg, iterator end, value); // 向容器中填充元素
- beg 开始迭代器
- end 结束迭代器
- value 填充的值

示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <numeric>
#include <algorithm>

using namespace std;


class myPrint {
public:
    void operator()(int val) {
        cout << val << " ";
    }
};

void test() {

    vector<int> v;
    v.resize(10);
    //填充
    fill(v.begin(), v.end(), 100);

    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
    cout << endl;
}

int main() {
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

总结：利用fill可以将容器区间内元素填充为指定的值

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

set_intersection

功能描述：求两个容器的交集

注意：两个集合必须是有序序列

函数原型：

set_intersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest); // 求两个集合的交集
- 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

示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;


class myPrint {
public:
    void operator()(int val) {
        cout << val << " ";
    }
};

void test() {
    vector<int> v1;
    vector<int> v2;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i + 5);
    }

    vector<int> vTarget;
    //取两个里面较小的值给目标容器开辟空间
    vTarget.resize(min(v1.size(), v2.size()));

    //返回目标容器的最后一个元素的迭代器地址
    vector<int>::iterator itEnd =
            set_intersection(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());

    for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
    cout << endl;
}

int main() {
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

总结：

求交集的两个集合必须的有序序列
目标容器开辟空间需要从两个容器中取小值
set_intersection返回值是交集中最后一个元素的位置

set_union

功能描述：求两个集合的并集

注意：两个集合必须是有序序列

函数原型：

set_union(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest); // 求两个集合的并集
- 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

示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;


class myPrint {
public:
    void operator()(int val) {
        cout << val << " ";
    }
};

void test() {
    vector<int> v1;
    vector<int> v2;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i + 5);
    }

    vector<int> vTarget;
    //取两个容器的和给目标容器开辟空间
    vTarget.resize(v1.size() + v2.size());

    //返回目标容器的最后一个元素的迭代器地址
    vector<int>::iterator itEnd =
            set_union(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());

    for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
    cout << endl;
}

int main() {
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

总结：

求并集的两个集合必须的有序序列
目标容器开辟空间需要两个容器相加
set_union返回值是并集中最后一个元素的位置

set_difference

功能描述：求两个集合的差集

注意：两个集合必须是有序序列

函数原型：

set_difference(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest); // 求两个集合的差集
- 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

示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

class myPrint {
public:
    void operator()(int val) {
        cout << val << " ";
    }
};

void test() {
    vector<int> v1;
    vector<int> v2;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i + 5);
    }

    vector<int> vTarget;
    //取两个里面较大的值给目标容器开辟空间
    vTarget.resize(max(v1.size(), v2.size()));

    //返回目标容器的最后一个元素的迭代器地址
    cout << "v1与v2的差集为： " << endl;
    vector<int>::iterator itEnd =
            set_difference(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());
    for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
    cout << endl;


    cout << "v2与v1的差集为： " << endl;
    itEnd = set_difference(v2.begin(), v2.end(), v1.begin(), v1.end(), vTarget.begin());
    for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
    cout << endl;
}

int main() {
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

总结：

求差集的两个集合必须的有序序列
目标容器开辟空间需要从两个容器取较大值
set_difference返回值是差集中最后一个元素的位置