14.STL 常用算法

14、STL常用算法

概述：

算法主要是由头文件、、组成
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
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
定义了一些模板类,用以声明函数对象。

14.1 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
treansform	//搬运容器到另一个容器中

14.2 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

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;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 test01() {vector<int> v;for (int i = 0; i < 20; ++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() {test01();system("pause");return 0;
}

总结：

for_each 在实际开发中是最常用遍历算法，需要熟练掌握

14.3 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

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;class TransForm {
public:int operator()(int val) {return val;}
};
class MyPrint {
public:void operator()(int val) {cout << val << " ";}
};void test01() {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() {test01();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

14.4 常用查找算法

学习目标：

掌握常用的查找算法

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

14.5 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

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
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;}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

14.6 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）

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <string>
#include <vector>
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;}
}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);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

14.7 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

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;void test01() {vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(7);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(6);v.push_back(8);v.push_back(4);//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;}
}

总结：

面试题中如果出现查找相邻重复元素，记得用 STL 中的 adjacent_find 算法

14.8 binary_search

功能描述：

查找指定元素是否存在

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
// 注意: 在无序序列中不可用
// beg 开始迭代器
// end 结束迭代器
// value 查找的元素

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;
void test01() {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() {test01();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

14.9 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

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;// 内置数据类型
void test01() {vector<int>v;v.push_back(1);v.push_back(3);v.push_back(5);v.push_back(3);v.push_back(9);v.push_back(3);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;}}
public:string m_Name;int m_Age;
};void test02() {vector<Person> v;Person p1("刘备", 30);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==

14.10 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

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
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(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;}
public: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;
}

总结：

按值统计用 count，按条件统计用 count_if

14.11 常用排序算法

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

14.12 sort

功能描述：

对容器内元素就行排序

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

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;void myPrint(int val) {cout << val << " ";
}
void test01() {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() {test01();system("pause");return 0;
}

14.13 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 <algorithm>
#include <ctime>
#include <vector>
using namespace std;class myPrint {
public:void operator()(int val) {cout << val << " ";}
};
void test01() {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;random_shuffle(v.begin(), v.end());for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());cout << endl;
}int main() {test01();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

14.14 merge

功能描述：

两个容器元素合并，并存储到另一容器中

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
// 注意: 两个容器必须是有序的
// 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 <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;class myPrint {
public:void operator()(int val) {cout << val << " ";}
};void test01() {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() {test01();system("pause");return 0;
}

总结：

merge 合并的两个容器必须的有序序列

14.15 reverse

功能描述：

将容器内元素就行反转

函数原型：

reverse(interator 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 <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;class myPrint {
public:void operator()(int val) {cout << val << " ";}
};void test01() {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() {test01();system("pause");return 0;
}

总结：

reverse 反转区间内元素，面试题可能涉及到

14.16 常用拷贝和替换算法

学习目标：

掌握常用的拷贝和替换算法

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

14.17 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

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;class myPrint {
public:void operator()(int val) {cout << val << " ";}
};void test01() {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() {test01();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

14.18 replace

功能描述：

将容器内指定范围的旧元素修改为新元素

函数原型：

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

// 将区间内旧元素替换成新元素

// beg 开始迭代器
// end 结束迭代器
// oldvalue 旧元素
// newvalue 新元素

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;class myPrint {
public:void operator()(int val) {cout << val << " ";}
};void test01() {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;//将容器中的20 替换成2000cout << "替换后：" << endl;replace(v.begin(), v.end(), 20, 2000);for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());cout << endl;
}int main() {test01();system("pause");return 0;
}

总结：

replace 会替换区间内满足条件的元素

14.19 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

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;class myPrint {
public:void operator()(int val) {cout << val << " ";}
};class ReplaceGreater30 {
public:bool operator()(int val) {return val >= 30;}
};void test01() {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 3000cout << "替换后：" << endl;replace_if(v.begin(), v.end(), ReplaceGreater30(), 3000);for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());cout << endl;
}int main() {test01();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

14.20 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

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;class myPrint
{
public:void operator()(int val) {cout << val << " ";}
};
void test01()
{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() {test01();system("pause");return 0;
}

总结：

swap 交换容器时，注意交换的容器要同种类型

14.21 常用算术生成算法

学习目标：

掌握常用的算术生成算法

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

14.22 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

#include <iostream>
#include <numeric>
#include <vector>
using namespace std;void test01() {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() {test01();system("pause");return 0;
}

总结：

accumulate 使用时头文件注意是 numeric，这个算法很实用

14.23 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

#include <iostream>
#include <numeric>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;class myPrint {
public:void operator()(int val) {cout << val << " ";}
};void test01() {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() {test01();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

14.24 常用集合算法

学习目标：

掌握常用的结合算法

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

14.25 set_intersection

功能描述：

求两个容器的交集

函数原型：

set_intersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2,iterator dest);
// 求两个集合的交集
// 注意:两个集合必须是有序序列
// 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 <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;class myPrint {
public:void operator()(int val) {cout << val << " ";}
};
void test01() {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() {test01();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 返回值既是交集中最后一个元素的位置

14.26 set_union

功能描述：

求两个集合的并集

函数原型：

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

// 求两个集合的并集
// 注意:两个集合必须是有序序列
// 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 <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;
class myPrint {
public:void operator()(int val) {cout << val << " ";}
};
void test01() {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() {test01();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返回值既是并集中最后一个元素的位置

14.27 set_difference

功能描述：

求两个集合的差集

函数原型：

set_difference(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);
// 求两个集合的差集
// 注意:两个集合必须是有序序列
// 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 test01()
{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() {test01();system("pause");return 0;
}

总结：