12、C++ STL- 常用算法-----学习笔记

12、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。

12.1 、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
• transform //搬运容器到另一个容器中

12.1.1、 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

#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
#include <algorithm>

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

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

    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());
    return 0;
}

12.1.2、 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>
using namespace std;
#include <vector>
#include <algorithm>

class TransForm
{
public:
    int operator()(int val)
    {
        return val;
    }
};

class MyPrint
{
public:
    void operator()(int val)
    {
        cout << val << " ";
    }
};
int main()
{
    vector<int>v;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v.push_back(i);
    }

    //目标容器
    vector<int> vTarget;
    vTarget.resize(v.size()); //目标容器一定要提前开辟空间，不然报错

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

    for_each(vTarget.begin() , vTarget.end(),MyPrint());
    return 0;
}

12.2、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

12.2.1 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>
using namespace std;
#include <vector>
#include <algorithm>

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2这个元素
    vector<int>::iterator it = find(v.begin() , v.end(),2);
    if(it == v.end())
    {
        cout << "没找到" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "找到了 ： " << *it << endl;
    }
}

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

    //要重载 ==
    bool operator==(const Person &p)
    {
        if(this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
        {
            return true;
        }
        return false;
    }
    string m_Name;
    int m_Age;
};
void test02()
{
    vector<Person> v;

    //创建数据
    Person p1("aa" , 1);
    Person p2("bb" , 2);
    Person p3("cc" , 3);
    Person p4("dd" , 4);

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

    Person p("bb" ,2);
                                        //要重载 ==
    vector<Person>::iterator it = find(v.begin() , v.end(),p);

    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();
    return 0;
}

12.2.2、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>
using namespace std;
#include <vector>
#include <algorithm>

//内置数据类型
class GreaterFive
{
public:
    bool operator()(int v)
    {
        return v > 5; //大于5的
    }
};
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;
    }
    string m_Name;
    int m_Age;
};

class GreaterFive02
{
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(),GreaterFive02());
    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();
    return 0;
}

12.2.3、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>
using namespace std;
#include <vector>
#include <algorithm>

int main()
{
    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 : " << *it<< endl;
    }

    return 0;
}

12.2.4 、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>
using namespace std;
#include <vector>
#include <algorithm>

int main()
{

    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;
    }
    return 0;
}

12.2.5、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>
using namespace std;
#include <vector>
#include <algorithm>

//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： " << 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;
    }

    //重载 ==
    bool operator==(const Person &p)
    {
        if(this->m_Age == p.m_Age)
        {
            return true;
        }
        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("张飞",30);
    //重载 ==
    int num = count(v.begin() , v.end() , p);
    cout << "num = " << num << endl;
}
int main()
{
   // test01();
    test02();
    return 0;
}

12.2.6、 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>
using namespace std;
#include <vector>
#include <algorithm>

class Greater4
{
public:
    bool operator()(int v)
    {
        return v >= 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();
    return 0;
}

12.3、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

12.3.1、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

#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
#include <algorithm>

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

int main()
{

    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;


    //自定义从大到小
    sort(v.begin() , v.end() , greater<int>());
    for_each(v.begin(),v.end() ,myPrint);
    return 0;
}

12.3.2、 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

  #include <iostream>
  using namespace std;
  #include <vector>
  #include <algorithm>
  
  void myPrint(int v)
  {
      cout << v << " ";
  }
  int main()
  {
      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);
      
      return 0;
  }
  
  

12.3.3、 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

#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
#include <algorithm>

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

    vector<int> v1;
    vector<int> v2;

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

    vector<int> vtartget;
    //目标容器提前开辟空间
    vtartget.resize(v1.size() + v2.size());

    //合并
    merge(v1.begin(),v1.end(),v2.begin(),v2.end(),vtartget.begin());

    for_each(vtartget.begin(),vtartget.end(),myPrint());


    return 0;
}

12.3.4、 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

#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
#include <algorithm>

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

    return 0;
}

12.4、 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

12.4.1、 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

#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
#include <algorithm>

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

    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());
    return 0;
}

12.4.2 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

#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
#include <algorithm>

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

int main()
{

    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 888
    cout << "替换后：" << endl;
    replace(v.begin(),v.end(),20,888);
    for_each(v.begin() , v.end() , myPrint());

    return 0;
}

12.4.3 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

#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
#include <algorithm>

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

class RepalceGreater30
{
public:
    bool operator()(int v)
    {
        return v >= 30;
    }
};
int main()
{

    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 888
    cout << "替换后：" << endl;
    replace_if(v.begin() , v.end(),RepalceGreater30() , 9999);

    for_each(v.begin() , v.end() , myPrint());

    return 0;
}

12.4.4 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

#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
#include <algorithm>

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

int main()
{

    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;
    return 0;
}

12.5、 常用算术生成算法

要用这个头文件

#include <numeric>

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

12.5.1、 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

#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
#include <numeric>
int main()
{

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

    // 0是 起始值
    int sum = accumulate(v.begin(),v.end(),0);

    cout << "sum = " << sum << endl;
    return 0;
}

12.5.2、 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

#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
#include <algorithm>

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

int main()
{

    vector<int> v;
    v.resize(10);

    //填充
    fill(v.begin() , v.end() , 0);

    for_each(v.begin() , v.end() , myPrint());
    return 0;
}

12.6、 常用集合算法

学习目标：

• 掌握常用的集合算法

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

12.6.1、 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

#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
#include <algorithm>

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

int main()
{

   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;
    vTarget.resize(min(v1.size() ,v2.size()));

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

    // itEnd做结束，用v.end()可能会出现0
    for_each(vTarget.begin() , itEnd,myPrint());
    return 0;
}

12.62 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

#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
#include <algorithm>

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

    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());

    return 0;
}

12.6.3 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

#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
#include <algorithm>

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

    vTarget.resize(max(v1.size() , v2.size()));
    cout << "v1与v2的差集为： " << endl;
    vector<int>::iterator itEnd = set_difference(v2.begin(),v2.end(),v1.begin(),v1.end(),vTarget.begin());

    for_each(vTarget.begin(), itEnd,myPrint());

    cout << endl;

    cout << "v2与v1的差集为： " << endl;
    vector<int>::iterator itEnd2 = set_difference(v1.begin(),v1.end(),v2.begin(),v2.end(),vTarget.begin());

    for_each(vTarget.begin(), itEnd2,myPrint());
    return 0;
}