C++中算法与泛型算法怎么应用
本篇内容主要讲解“C++中算法与泛型算法怎么应用”,感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷,实用性强。下面就让小编来带大家学习“C++中算法与泛型算法怎么应用”吧!
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本文包括的算法有:
只读算法:find()、count()、accumulate()、equal()
写算法:fill()、fill_n()、back_inserter()、copy()、copy_backward()、replace()、replace_copy()、next_permutation()、prev_permutation()
重排元素算法:sort()、stable_sort()、unique()
一、算法简介
大多数算法在头文件algorithm中。标准库还在头文件numeric中定义了一组数值泛型算法
算法是如何工作的:
迭代器令算法不依赖于容器类型:算法不依赖于容器所保存的元素类型。只要有一个迭代器可以来访问元素,就可以进行运算
但算法依赖于元素类型的操作:虽然迭代器令算法不依赖于容器类型,但大多数算法都是用了一个(多个)元素类型上的操作。例如find用元素类型的==运算符完成每个元素与给定值的比较。其他算法可能要求元素类型支持“<”运算符。不过,我们将看到,大多数算法提供了一种方法,允许我们使用自定义的操作来替代默认的运算符
二、泛型算法
标准库提供了超过100个算法,这些算法都对一个范围内的元素来进行操作
算法基本上分为3类:是否读取元素、改变元素、重排元素顺序
三、只读算法
只可以操作容器元素,不可以改变容器内的值
因为是只读,所以建议使用只读迭代器(cbegin()、cend())
find()
功能:遍历一个范围中是否包含某元素
参数:前2个参数是一个迭代器范围或者指针范围。第3个参数是要查找的元素
返回值:成功返回要查找的元素所在的迭代器。失败返回参数2
//判断value在vec中是否存在,因为find如果失败返回的是参数2.所以可以用来判断是否查找成功 vectorvec{ 1,2,3}; int value = 2; auto result=find(vec.cbegin(),vec.cend(), value); cout << "The value " << value << (result == vec.cend() ? "is not present" : "is present") << endl;
vectorvec{ "A","B","C" }; auto result=find(vec.cbegin(),vec.cend(), "B"); cout << "The B "<< (result == vec.cend() ? "is not present" : "is present") << endl;
对数组的操作:可以用内置函数begin()、end()作为数组的迭代器,也可以用指针作为迭代器
int arr[] = { 1,2,3,4,5 }; int val = 4; int* result = find(begin(arr), end(arr), val); if (result != end(arr)) { cout << "find succcess,value is:"<< *result<< endl; }
int arr[] = { 1,2,3,4,5 }; int value = 3; auto result = find(arr + 1, arr + 3, value); cout << "The value "<count()
功能:返回元素在指定迭代器范围内出现的次数
返回值:成功返回出现的次数,没有返回0
listli{ 1,2,3,66,66,66,100 }; cout <<"The 66 count is:" < accumulate()
头文件:numeric
功能:将指定范围内的元素进行和运算,参数3为和运算的初始值
返回值:返回和运算的结果
注意:此函数操作的元素必须能够与+运算符进行操作
//计算li元素的和,和的初始值为0 listli{ 1,2,3 }; cout <<"The sum is:" < 使用string时,必须显示地调用,不能够直接使用字符串,因为这样会被accumulate函数认为是一个const char*对象而出错
//正确 istli{"A","B","C"}; cout < //错误 listli{"A","B","C"}; cout < //正确 listli{"A","B","C"}; string s = "String:"; cout < 附加:如果想要进行别的运行,例如乘、除等,可以使用参数4.例如下面是对一个数组内的元素进行乘操作(备注:初始化不要填0,否则结果就为0)
int *p = new int[4] {1, 2, 3, 4}; cout << accumulate(p, p + 4, 1,multiplies()) << endl; //24 equal()
功能:用来比较两个指定范围内的元素是否都是相同的值(常来比较两个元素是否相同)
参数:参数1和参数2指定一个容器的范围。参数3指定另一个容器的开始范围
比较规则:将参数1和2指定的范围内的所有元素,查看这些元素是否与参数3所指定的另一个容器的开始处是否都存在(不一定要个数都相同,只要容器1的元素在容器2中都要一一对应)
返回值:都相同返回1。不相同返回0
因为equal调用迭代器完成操作,所以equal可以用来比较两个不同类型的容器。例如vector
和list 可以进行比较 vectorvec1{ 1,2}; vector vec2{ 1,2,3}; vector vec3{ 1,2,3,4}; vector vec4{ 1,2,3,4 }; cout << equal(vec1.cbegin(),vec1.cend(), vec4.cbegin())<< endl; //1 cout << equal(vec2.cbegin(), vec2.cend(), vec4.cbegin()) << endl; //1 cout << equal(vec3.cbegin(), vec3.cend(), vec4.cbegin()) << endl; //1 vectorvec1{ 2,3}; vector vec2{ 1,2,3,4 }; cout << equal(vec1.cbegin(),vec1.cend(), vec2.cbegin())<< endl; //0 vectorvec1{ "A","B"}; vector vec2{ "B" }; vector vec3{ "A","B","C" }; cout << equal(vec1.cbegin(), vec1.cend(), vec3.cbegin()) << endl; //1 cout << equal(vec2.cbegin(), vec2.cend(), vec3.cbegin())<< endl; //0 四、写算法
可以读写容器内的元素,但不可以改变容器的大小。因此操作时要注意容器的大小(例如不能对空容器操作)
因为会改变值,所以不能使用只读迭代器(cbegin()、cend())
fill()
用来改变指定位置处的元素
参数:参数1、2指定容器的范围,参数3位要设置的值
vectorvec{ 1,2,3,4,5 }; fill(vec.begin(), vec.end(), 0);//将vec全部置为0 for (auto v = vec.cbegin(); v != vec.cend(); v++) cout << *v << endl; vectorvec{ 1,2,3,4,5,6 }; fill(vec.begin(), vec.begin()+vec.size()/2, 66); //将vec的前半部分元素变为66 for (auto v = vec.cbegin(); v != vec.cend(); v++) cout << *v << endl; fill_n()
用来将指定数量的元素变为某个值
参数:参数1为迭代器起始位置。参数2为要改变的元素个数。参数3为要设定的值
注意:要注意参数2的设定,不能超出容器的大小,也不能对空容器操作
vectorvec{ 1,2,3,4,5,6 }; fill_n(vec.begin(), 3, 66); //将vec的前3个元素变为66 for (auto v = vec.cbegin(); v != vec.cend(); v++) cout << *v << endl; fill_n(vec.begin(), vec.size(), 66); //将vec全部变为66 for (auto v = vec.cbegin(); v != vec.cend(); v++) cout << *v << endl; //下面代码不会出错,但是也不会有效果,因为vec是空向量 vectorvec; fill_n(vec.begin(), vec.size(), 66); for (auto v = vec.cbegin(); v != vec.cend(); v++) //不打印任何信息 cout << *v << endl; back_inserter()
又名插入迭代器
参数:为一个容器的引用
返回值:返回与该容器绑定的插入迭代器
功能:常用来返回一个容器的迭代器,然后对此迭代器进行操作
当我们通过返回的插入迭代器赋值时,会自动调用push_back将一个具有给定值的元素添加到容器中
头文件iterator
vectorvec; //空容器 auto it = back_inserter(vec); //返回vec的第一个迭代器 *it = 42; //此时vec有了一个元素,值为42 现在我们可以使用fill_n来给一个空容器赋值:在每次迭代中,back_inserter返回迭代器,因此每次赋值都会在vec上调用push_back,因此fill_n就能够操作了。下面是在vec的末尾添加10个新的元素
vectorvec; fill_n(back_inserter(vec), 10, 0);//通过back_inserter创建一个插入迭代器,然后可以向vec添加元素了 for (auto v = vec.cbegin(); v != vec.cend(); v++) //打印10个0 cout << *v << endl; copy()
将参数1、2指定范围的元素拷贝给参数3指定的容器
参数:参数1、2为一个容器的范围。参数3要接受拷贝的容器起始位置
注意:参数3要有足够的空间保存拷贝的数据
返回值:返回拷贝目的位置的迭代器值
int arr1[] = { 1,2,3 }; int arr2[sizeof(arr1)/sizeof(*arr1)]; auto ret = copy(begin(arr1), end(arr1), arr2); //将数组1拷贝给数组2。ret为arr2数组最后元素的下一个位置 for (auto i = 0; i < sizeof(arr2) / sizeof(*arr2); i++) { cout << arr2[i]<< endl; }copy_backward
该函数与copy的不同之处在于:
copy是从第一个元素开始拷贝,而copy_backward是从最后一个元素开始拷贝
copy的第3个参数是接受拷贝的容器起始位置,而copy_backward是目的序列的结束迭代器
会复制前两个迭代器参数指定的序列。第三个参数是目的序列的结束迭代器
replace()
将指定范围内指定的元素替换为另一个值
参数:1、2指定替换的范围。3:目标值,4:替换后的值
vectorvec{ 1,0,0,0,5 }; replace(vec.begin(), vec.end(), 0,66); //将vec中为0的全部替换为66 for (auto v = vec.cbegin(); v != vec.cend(); v++) { cout << *v << endl; } replace_copy()
此函数会保留原容器不变,然后将替换后的结果保存在另一个容器中
参数:参数12位要替换的范围。参数3位另一个容器的起始位置。参数4目标值。参数5替换后的值
vectorvec{ 1,0,0,0,5 }; vector vec2; replace_copy(vec.begin(), vec.end(),back_inserter(vec2), 0,66); //vec的元素保持不变,vec2为替换后的值 for (auto v = vec2.cbegin(); v != vec2.cend(); v++) { cout << *v << endl; } next_permutation()
功能:对一个迭代区间的数值进行全排列
返回值:会根据前面next_permutation函数的调用,当操作的区间不存在下一个排列时,函数返回false;否则如果可以继续进行全排列,那么就返回true
//函数原型 #includebool next_permutation(iterator start,iterator end) 演示案例:下面的程序每调用一次next_permutation就会对我们制定的迭代区间进行一次排列,直到得出全部排列之后,返回false
int *p = new int[3] {1, 2, 3}; do { for (int i = 0; i < 3; ++i){ cout << p[i]; } cout << endl; } while (next_permutation(p, p + 3));prev_permutation()
与next_permutation的功能显示,区别就是prev_permutation是求当前排列的前一个排列,而next_permutation是求当前排列的下一个排列
五、重排元素算法
sort()、unqie()、stable_sort()
因为会改变值,所以不能使用只读迭代器(cbegin()、cend())
sort()
将容器内的元素按照运算符“<”的规则排序,从小到大
参数:一个容器的迭代器范围
vectorvec{ 1,4,2,8,4,1 }; sort(vec.begin(), vec.end()); //将vec的值从小到大排序 for (auto v = vec.cbegin(); v != vec.cend(); v++) { cout << *v << endl; } unique()
相邻之间如果有重复相同的元素,则删除重复的元素只保留一个
参数:一个容器的迭代器范围
返回值:返回删除重复元素之后的最后一个元素的后一个位置
注意(重点):虽然删除了元素,但是容器的大小依然没有变,迭代器也没有变。所有变为迭代器时一定要注意
vectorvec{ 1,1,2,3,4,4,4,5,1 }; auto end_unique=unique(vec.begin(), vec.end()); //for循环时使用unique的返回值,如果使用vec.cend(),那么会打印后面没有元素位置的乱值 for (auto v = vec.cbegin(); v != end_unique; v++) { cout << *v << endl; } stable_sort()
也是排序
如果非字符串,就先按照数值的个数排序,个数相同时再按照大小排序
如果是字符串:按照长度排序,长度相同的按照字典排序
vectorvec{ 1,10,2,100,4,1 }; stable_sort(vec.begin(), vec.end()); //1,1,2,4,10,100 for (auto v = vec.cbegin(); v != vec.cend(); v++) { cout << *v << endl; } 六、向算法传递函数和lambda表达式
注意事项:
向算法传递函数或者lambda表达式时要注意。该算法支持调用一元谓词(参数)还是多元谓词(参数)
例如:find_if的第3个参数传递的函数/lambda只接受一个参数,如果是两个参数的函数或lambda,那么就不能调用(后面会介绍bind函数解决这个问题)
sort()
bool isMin(const int &s1, const int & s2) { return s1 < s2; } bool isMax(const int &s1, const int & s2) { return s1 > s2; } vectorvec{1,2,3,4,5}; sort(vec.begin(), vec.end(), isMin); //从小到大排序 sort(vec.begin(), vec.end(), isMax); //从大到小排序 //使用lambda表达式 sort(vec.begin(), vec.end(), [](const int &a, const int &b) {return a < b; });//从小到大排序 sort(vec.begin(), vec.end(), [](const int &a, const int &b) {return a > b; });//从大到小排序 stable_sort()
//按照长度排序,长度相同的按照字典排序 bool isShorter(const string &s1, const string & s2) { return s1.size() < s2.size(); } vectorvec{"fox","jumps","over","quick","res","slow","the","turtle"}; stable_sort(vec.begin(), vec.end(), isShorter); for (auto v = vec.cbegin(); v != vec.cend(); v++) { cout << *v << endl; } find_if()
用来在指定范围内查找比指定值大/下的元素
如果是大于(那么就是最大的那个)。如果是小于(那么就是比他小一个的那个)
参数3:为一个函数指针或者lambda表达式
返回值:存在就返回这个值,不存在返回尾迭代器
vectorvec{ 1,2,3,4,5 }; int sz = 4; //在vec中寻找比sz大的数 auto wc=find_if(vec.begin(), vec.end(), [sz](const int &a) {return a > sz; }); //查找比sz大的 auto wc2=find_if(vec.begin(), vec.end(), [sz](const int &a) {return a < sz; }); //查找比sz小的 cout << *wc << endl; //5 cout << *wc2 << endl; //3 for_each()
用来遍历一个集合
参数:参数12是一个容器的迭代器范围。参数3lambda表达式
vectorvec{ 1,2,3,4,5 }; for_each(vec.begin(), vec.end(), [](const int&s) {cout << s << " "; }); cout << endl; vectorvec{ "ABC","AB","A","sd" }; for_each(vec.begin(), vec.end(), [](const string&s) {cout << s << " "; }); cout << endl; transform()
参数:参数12为输入序列。参数3为目的位置
该算法对输入序列中每个元素调用课调用对象,并将结果写到目的位置
下面使用transform算法和一个lambda表达式来将vector中的每个负数替换为绝对值。因为参数3位vec.begin(),所以就是将vec的全部元素取绝对值然后再写入vec的开头
vectorvec{ -1,-2,-3,4 }; //将vec的数全部取绝对值 transform(vec.begin(), vec.end(), vec.begin(), [](int i) {return i < 0 ? -i : i; }); for (auto v = vec.begin() ; v != vec.end(); ++v) cout <<*v << endl; 到此,相信大家对“C++中算法与泛型算法怎么应用”有了更深的了解,不妨来实际操作一番吧!这里是创新互联网站,更多相关内容可以进入相关频道进行查询,关注我们,继续学习!
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