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【C++提高编程】C++全栈体系（二十七）

article 2025/1/11 2:35:08

C++提高编程

第五章 STL- 常用算法

三、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，并存储到另一容器中
  • reverse // 反转指定范围的元素

1. 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 <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;
}

/*
	10 20 30 40 50 
	50 40 30 20 10 
*/

总结： sort属于开发中最常用的算法之一，需熟练掌握

2. 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

    ​

示例：

#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;
}

/*
	0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
	6 0 3 5 7 8 4 1 2 9 
*/

总结： random_shuffle洗牌算法比较实用，使用时记得加随机数种子

3. 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

    ​

示例：

#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;
}

/*
	0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 
*/

总结： merge合并的两个容器必须的有序序列

4. 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

    ​

示例：

#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;
}

/*
	反转前： 
	10 30 50 20 40 
	反转后： 
	40 20 50 30 10 
*/

总结： reverse反转区间内元素，面试题可能涉及到

四、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

1. 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 <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;
}

/*
	1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 
*/

总结： 利用copy算法在拷贝时，目标容器记得提前开辟空间

2. 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

示例：

#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;
}

/*
	替换前：
	20 30 20 40 50 10 20 
	替换后：
	2000 30 2000 40 50 10 2000 
*/

总结： replace会替换区间内满足条件的元素

3. 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 <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;
}

/*
	替换前：
	20 30 20 40 50 10 20 
	替换后：
	20 3000 20 3000 3000 10 20 
*/

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

4. 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 <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;
}

/*
	交换前： 
	0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
	100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 
	交换后： 
	100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 
	0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
*/

总结： swap交换容器时，注意交换的容器要同种类型

五、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

    ​

1. 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 <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;
}

/*
	total = 5050
*/

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

2. 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 <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;
}

/*
	100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 
*/

总结： 利用fill可以将容器区间内元素填充为 指定的值

六、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

    ​

1. 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

示例：

#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;
}

/*
	5 6 7 8 9 
*/

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

2. 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, iterator dest);

    // 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

    ​

示例：

#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;
}

/*
	0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 
*/

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

3. 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

    ​

示例：

#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;
}

/*
	v1与v2的差集为： 
	0 1 2 3 4 
	v2与v1的差集为： 
	10 11 12 13 14 
*/

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返回值既是差集中最后一个元素的位置

http://www.kler.cn/a/96.html

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