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STL--常用算法

常用算法

  • 1 常用遍历算法
    • 1.1 for_each
    • 1.2 transform
  • 2. 常用查找算法
    • 2.1 find
    • 2.2 find_if
    • 2.3 adjacent_find
    • 2.4 binary_search
    • 2.5 count
    • 2.6 count_if
  • 3. 常用排序算法
    • 3.1 sort
    • 3.2 random_shuffie
    • 3.3 merge
    • 3.4 reverse
  • 4. 常用拷贝和替换算法
    • 4.1 copy
    • 4.2 replace
    • 4.3 replace_if
    • 4.4 swap
  • 5 常用算术生成算法
  • 6 常用集合算法
    • 6.1 set_ intersection
    • 6.2 set_union
    • 6.3 set_difference

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,范围涉及到此较、 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。

1 常用遍历算法

算法简介:

  • for_ each//遍历容器.
  • transform//搬运容器到另一个容器中

1.1 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
//普通函数
void print01(int val)
{
	cout << val << " ";
}

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

};

void test01()
{
	vector<int>v;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v.push_back(i);
	}

	for_each(v.begin(), v.end(), print01);
	cout << endl;

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

在这里插入图片描述

1.2 transform

功能描述:

  • 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
class Transform
{
public:
	int operator()(int v)
	{
		return v + 100;
	}

};

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());
	cout << endl;

}

在这里插入图片描述

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

2.1 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:

  • 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

查找内置数据类型

void test01()
{
	vector<int>v;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v.push_back(i);
	}

	//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;
	}
}

查找自定义数据类型

class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}
	//重载 ==  让底层 find 知道如何对比person数据类型
	bool operator==( const Person & p)
	{
		if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
		{
			return true;
		}
		else
		{
			return false;
		}
	}
	string m_Name;
	int m_Age;
};
//查找 自定义数据类型
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);

	//放入到容器中
	v.push_back(p1);
	v.push_back(p2);
	v.push_back(p3);
	v.push_back(p4);

	Person pp("bbb", 20);// 找一下容器中是否有和 pp 一样的

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

2.2 find_if

  • 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)

查找内置数据类型

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);
	}

	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的数字为: " << *it << endl;
	}
}

查找自定义数据类型

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

class 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);

	//找年龄大于20的人
	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;
	}
}

2.3 adjacent_find

  • 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
void test01()
{
	vector<int>v;
	v.push_back(0);
	v.push_back(2);
	v.push_back(0);
	v.push_back(3);
	v.push_back(1);
	v.push_back(4);
	v.push_back(3);
	v.push_back(3);

    vector<int>::iterator  pos = adjacent_find(v.begin(), v.end());
 
	if (pos == v.end())
	{
		cout << "未找到相邻重复元素" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "找到相邻重复元素:" << *pos << endl;
	}
}

在这里插入图片描述

2.4 binary_search

  • 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
void test01()
{
	vector<int>v;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v.push_back(i);
	}
	//v.push_back(2);  如果是无序序列,结果未知!
	//查找容器中是否有9 元素
	//注意:容器必须是有序的序列
	bool ret = binary_search(v.begin(), v.end(), 9);

	if (ret)
	{
		cout << "找到了元素" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "未找到" << endl;
	}
}

在这里插入图片描述

2.5 count

  • 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

统计内置数据类型

void test01()
{
	vector<int>v;

	v.push_back(10);
	v.push_back(40);
	v.push_back(30);
	v.push_back(40);
	v.push_back(20);
	v.push_back(40);

	int num = count(v.begin(), v.end(), 40);

	cout << "40的元素个数为: " << num << endl;
}

统计自定义数据类型

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", 40);

	//将人员插入到容器中
	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 << "和诸葛亮同岁数的人员个数为:" << num << endl;
}

2.6 count_if

  • 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
//统计内置数据类型
class Greater20
{
public:
	bool operator()(int val)
	{
		return val > 20;
	}
};

void test01()
{
	vector<int>v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(40);
	v.push_back(30);
	v.push_back(20);
	v.push_back(40);
	v.push_back(20);

	int num = count_if(v.begin(), v.end(), Greater20());

	cout << "大于20的元素个数为: " << num << endl;
}

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

class AgeGreater20
{
public:
	bool operator()(const Person & p)
	{
		return p.m_Age > 20;
	}
};

//统计自定义数据类型
void test02()
{
	vector<Person>v;
	
	Person p1("刘备", 35);
	Person p2("关羽", 35);
	Person p3("张飞", 35);
	Person p4("赵云", 40);
	Person p5("曹操", 20);

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

	//统计  大于20岁人员个数
	int num = count_if(v.begin(), v.end(), AgeGreater20());
	cout << "大于20岁的人员个数为:" << num << endl;
}

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,并存储到另一容器中
  • reverse//反转指定范围的元素

3.1 sort

  • 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
	//利用sort进行升序
	sort(v.begin(), v.end());
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
	cout << endl;

	//改变为 降序
	sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
	cout << endl;

3.2 random_shuffie

  • 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

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

void test01()
{
	srand((unsigned int)time(NULL));// 加入随机数种子

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

	//利用洗牌 算法 打乱顺序
	random_shuffle(v.begin(), v.end());

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

3.3 merge

  • 两个容器元素合并,并存储到另-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
//常用排序算法 merge
void test01()
{
	vector<int>v1;
	vector<int>v2;

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

	//目标容器
	vector<int>vTarget;

	//提前给目标容器分配空间
	vTarget.resize(v1.size() + v2.size());

	merge(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());

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

3.4 reverse

  • 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

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

4.1 copy

  • 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
void test01()
{
	vector<int>v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}

	vector<int>v2;
	v2.resize(v1.size());
	copy(v1.begin(), v1.end(), v2.begin());

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

4.2 replace

  • 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
void test01()
{
	vector<int>v;
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);
	v.push_back(50);
	v.push_back(30);
	v.push_back(40);
	v.push_back(20);
	v.push_back(10);
	v.push_back(20);

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

	//将20 替换 2000
	replace(v.begin(), v.end(), 20, 2000);
	cout << "替换后:" << endl;
	for_each(v.begin(), v.end(), myprint);
	cout << endl;
}

4.3 replace_if

  • 将区间内满足条件的元素,替换成指定元素

函数原型:

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

class Greater30
{
public:
	bool operator()(int val)
	{
		return val >= 30;
	}
};

//常用拷贝和替换算法 replace_if
void test01()
{
	vector<int>v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(40);
	v.push_back(20);
	v.push_back(40);
	v.push_back(30);
	v.push_back(50);
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);

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

	//将大于等于30  替换为 3000
	replace_if(v.begin(), v.end(), Greater30(),3000);
	cout << "替换后: " << endl;
	for_each(v.begin(), v.end(), MyPrint());
	cout << endl;
}

4.4 swap

  • 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

5 常用算术生成算法

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

算法简介:

  • accumulate//计算容器元素累计总和
  • fill//向容器中添加元素
void test01()
{
	vector<int>v;

	for (int i = 0; i <= 100; i++)
	{
		v.push_back(i);
	}
	//参数3  起始累加值
	int total = accumulate(v.begin(), v.end(), 0);

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

在这里插入图片描述

void myPrint(int val)
{
	cout << val << " ";
}
void test01()
{
	vector<int>v;
	v.resize(10);

	//后期重新填充
	fill(v.begin(), v.end(), 100);
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);

	cout << endl;
}

在这里插入图片描述

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

在这里插入图片描述

6.1 set_ intersection

  • 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
void test01()
{
	vector<int>v1;
	vector<int>v2;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);   // 0 ~ 9
		v2.push_back(i + 5);  // 5 ~ 14
	}

	vector<int>vTarget;
	//目标容器需要提前开辟空间
	//最特殊情况 大容器包含小容器  开辟空间 取小容器的size即可
	vTarget.resize(min(v1.size(), v2.size())); 

	//获取交集
	vector<int>::iterator itEnd = set_intersection(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), 
	v2.end(), vTarget.begin());

	for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint);// 结束时用返回的迭代器的位置。
	cout << endl;
}

6.2 set_union

  • 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
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;
	//目标容器提前开辟空间
	//最特殊情况 两个容器没有交集,并集就是两个容器size相加
	vTarget.resize(v1.size() + v2.size());

	vector<int>::iterator itEnd = set_union(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), 
	v2.end(), vTarget.begin());

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

6.3 set_difference

  • 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
void test01()
{
	vector<int>v1;
	vector<int>v2;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
		v2.push_back(i+5);
	}

	//创建目标容器
	vector<int>vTarget;
	//给目标容器开辟空间
	//最特殊情况  两个容器没有交集 取两个容器中大的size作为目标容器开辟空间
	vTarget.resize( max(v1.size(),v2.size()) );

	cout << "v1和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和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;
}

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