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。
一、遍历算法
1. for_each
实现遍历容器,函数原型为for_each(iterator beg, iterator end, _func);
。其中,beg为开始迭代器,end为结束迭代器,_func为函数或者函数对象。
#include <algorithm>
#include <vector>
//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 test01() {
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() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
2. transform
搬运容器到另一个容器中,函数原型为transform(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, _func);
。其中,beg1为源容器开始迭代器,end1为源容器结束迭代器,beg2为目标容器开始迭代器,_func为函数或者函数对象。注意,目标容器需要提前开辟空间。
#include<vector>
#include<algorithm>
//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 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;
}
二、查找算法
1. find
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()。函数原型为find(iterator beg, iterator end, value);
。其中,beg为开始迭代器,end为结束迭代器,value为查找的元素。
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>
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;
}
}
2. find_if
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。函数原型为find_if(iterator beg, iterator end, _Pred);
。其中,beg为开始迭代器,end为结束迭代器,_Pred为函数或者谓词(返回bool类型的仿函数)。
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>
//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;
}
3. adjacent_find
查找相邻重复元素,返回相邻元素的第一个位置的迭代器。函数原型为adjacent_find(iterator beg, iterator end);
。其中,beg为开始迭代器,end为结束迭代器。
#include <algorithm>
#include <vector>
void test01()
{
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);
//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;
}
}
4. binary_search
查找指定的元素,查到返回true,否则返回false。该算法在无序序列中不可用。函数原型
为bool binary_search(iterator beg, iterator end, value);
。其中,beg为开始迭代器,end为结束迭代器,value为查找的元素。
#include <algorithm>
#include <vector>
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;
}
5. count
统计元素出现次数。函数原型为count(iterator beg, iterator end, value);
。其中,beg为开始迭代器,end为结束迭代器,value为统计的元素。
#include <algorithm>
#include <vector>
//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;
}
6. count_if
按条件统计元素出现次数。函数原型为count_if(iterator beg, iterator end, _Pred);
。其中,beg为开始迭代器,end为结束迭代器,_Pred为函数或者谓词(返回bool类型的仿函数)。
#include <algorithm>
#include <vector>
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;
}
三、排序算法
1. sort
对容器内元素进行排序。函数原型为sort(iterator beg, iterator end, _Pred);
。其中,beg为开始迭代器,end为结束迭代器,_Pred为函数或者谓词(返回bool类型的仿函数)。
#include <algorithm>
#include <vector>
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;
}
2. random_shuffle
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为开始迭代器,end为结束迭代器。使用时记得加随机数种子srand((unsigned int)time(NULL));
。
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <ctime>
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;
//打乱顺序
random_shuffle(v.begin(), v.end());
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
cout << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
3. merge
两个容器元素合并,并存储到另一容器中。函数原型为merge(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);
。两个容器必须是有序的。其中,beg1是容器1开始迭代器,end1是容器1结束迭代器,beg2是容器2开始迭代器,end2是容器2结束迭代器,dest是目标容器开始迭代器。注意,目标容器需要提前开辟空间。
#include <algorithm>
#include <vector>
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;
}
4. reverse
将容器内元素进行反转。函数原型为reverse(iterator beg, iterator end);
。其中,beg为开始迭代器,end为结束迭代器。
#include <algorithm>
#include <vector>
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;
}
四、拷贝和替换算法
1. copy
容器内指定范围的元素拷贝到另一容器中。函数原型为copy(iterator beg, iterator end, iterator dest);
。其中,beg为开始迭代器,end为结束迭代器,dest为目标开始迭代器。注意,需要提前为目标容器开辟空间。
#include <algorithm>
#include <vector>
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;
}
2. replace
将容器内指定范围的旧元素修改为新元素。函数原型为replace(iterator beg, iterator end, oldvalue, newvalue);
。其中,beg为开始迭代器,end为结束迭代器,oldvalue为旧元素,newvalue为新元素。
#include <algorithm>
#include <vector>
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 2000
cout << "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;
}
3. replace_if
将区间内满足条件的元素,替换成指定元素。函数原型为replace_if(iterator beg, iterator end, _pred, newvalue);
。其中,beg为开始迭代器,end为结束迭代器,_Pred为函数或者谓词(返回bool类型的仿函数),newvalue为新元素。
#include <algorithm>
#include <vector>
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 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() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4. swap
互换两个容器的元素。函数原型为swap(container c1, container c2);
。其中,c1和c2为两个需要互换的容器。注意,互换的容器需要同种类型。
#include <algorithm>
#include <vector>
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;
}
五、算术生成算法
算术生成算法属于小型算法,使用时包含的头文件为 #include <numeric>
。
1. accumulate
计算区间内容器元素累计总和。函数原型为accumulate(iterator beg, iterator end, value);
。其中,beg为开始迭代器,end为结束迭代器,value为叠加起始值。
#include <numeric>
#include <vector>
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;
}
2. fill
向容器中填充指定的元素。函数原型为fill(iterator beg, iterator end, value);
。其中,beg为开始迭代器,end为结束迭代器,value为填充的值。
#include <numeric>
#include <vector>
#include <algorithm>
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;
}
六、集合算法
1. set_intersection
求两个容器的交集。函数原型为set_intersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);
。其中,beg1为容器1开始迭代器,end1为容器1结束迭代器,beg2为容器2开始迭代器,end2为容器2结束迭代器,dest为目标容器开始迭代器,返回值为填充后的迭代器。注意,两个集合必须是有序序列,且目标容器需要提前开辟空间,目标容器开辟空间需要从两个容器中取小值。
#include <vector>
#include <algorithm>
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;
}
2. set_union
求两个集合的并集。函数原型为set_union(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);
。其中,beg1为容器1开始迭代器,end1为容器1结束迭代器,beg2为容器2开始迭代器,end2为容器2结束迭代器,dest为目标容器开始迭代器,返回值为填充后的迭代器。注意,两个集合必须是有序序列,且目标容器需要提前开辟空间,目标容器开辟空间需要两个容器相加。
#include <vector>
#include <algorithm>
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;
}
3. set_difference
求两个集合的差集。函数原型为set_difference(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);
。其中,beg1为容器1开始迭代器,end1为容器1结束迭代器,beg2为容器2开始迭代器,end2为容器2结束迭代器,dest为目标容器开始迭代器,返回值为填充后的迭代器。注意,两个集合必须是有序序列,且目标容器需要提前开辟空间,目标容器开辟空间需要两个容器取较大值。
#include <vector>
#include <algorithm>
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;
}
七、用法对比
算法 | 是否支持操作set和map | 是否对内部数据顺序有要求 | 是否支持内部数据为自定义类型 |
---|---|---|---|
for_each | 支持 | 无要求 | 支持 |
transform | 支持 | 无要求 | 支持 |
find | 支持 | 无要求 | 支持但自定义类需要重载运算符== |
find_if | 支持 | 无要求 | 支持但需要加入谓词做参数 |
adjacent_find | 不支持 | 无要求 | 支持但需要加入谓词做参数 |
swap | 支持 | 无要求 | 支持 |
binary_search | 支持 | 必须升序 | 不支持 |
count | 支持 | 无要求 | 支持但自定义类需要重载运算符== |
count_if | 支持 | 无要求 | 支持但需要加入谓词做参数 |
sort | 不支持 | 无要求 | 支持但需要加入谓词做参数 |
random_shuffle | 不支持 | 无要求 | 支持 |
merge | 不支持 | 必须升序 | 不支持 |
reverse | 不支持 | 无要求 | 支持 |
copy | 不支持 | 无要求 | 支持 |
replace | 不支持 | 无要求 | 支持但自定义类需要重载运算符== |
replace_if | 不支持 | 无要求 | 支持但需要加入谓词做参数 |
swap | 支持 | 无要求 | 支持 |
accumulate | 支持 | 无要求 | 支持 |
fill | 不支持 | 无要求 | 支持 |
set_intersection | 不支持 | 必须升序 | 不支持 |
set_union | 不支持 | 必须升序 | 不支持 |
set_difference | 不支持 | 必须升序 | 不支持 |