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STL 笔记(五) 算法 algorithm

时间:2014-10-10 02:06:43      阅读:274      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:c++   algorithm   

在 STL 中,算法是一系列的函数模版。STL 提供了大概 70 个算法,由头文件 <algorithm>、<numeric>、<functional>组成。

  • 头文件 <algorithm>  是最大的一个,里面常用到的功能有:查找、排序、修改、移除、交换、合并等;
  • 头文件 <numeric>  较小,主要包括数序运算的函数模版;
  • 头文件 <functional>  中则定义了一些类模版,来声明函数对象;

算法的分类:

  • 算法按其实现的功能可分为 8 类:查找、排序、数值计算、比较、集合、容器管理、统计和对操作。
  • 算法按对容器的影响可分为 4 类:非修正、修正、排序、数值计算。

非修正算法

非修正即不对容器中元素做修改,是只读操作。如:find()、count()、equal()、for_each()、search()等。具体如下:

adjacent_find     #查找相同的相邻元素 反悔第一个元素的迭代器
find              #查找元素 还有find系列查找函数
find_first_of
find_end
find_last_of
count             #统计相同元素的个数
count_if
mismatch          #返回 pair<第一个序列的迭代器,第二个序列的迭代器> 表明第一处不相符合的位置
equal             #比较容器中的元素是否相同
for_each          #常用,遍历序列并对序列中每个元素采用仿函数中定义的操作
search            #返回迭代器,第一次出现序列2或者某元素的位置
search_n          #前n次连续出现某元素或者符合条件的第一个位置

修正算法

修正算法即对容器中元素做修改,需要写操作。如:copy()、remove()、reverse()、swap()、unique()等。具体如下:

copy                #复制元素到目的容器
copy_backward       #从后往前复制
fill                #用某元素填充容器
fill_n
generate            #把仿函数产生的结果依次复制到容器中
generate_n
partition           #以仿函数为标准,把容器分成前后两部分,前半部分是能使仿函数返回真的元素,后半返回假
stable_partition
random_shuffle      #对容器中的元素进行随机排列
remove              #删除某一范围内的元素,注意:移除的元素被放到容器末尾,还是可以用迭代器遍历到,函数返回移除后容器的末尾
remove_if
erase               #擦除区间内所有的元素
replace             #在规定区间内把某值换成新值
replace_if
replace_copy        #把区间内元素复制到目的地并且把其中某些元素替换成新值
replace_copy_if
rotate              #把middle-end的元素放到first的位置上
rotate_copy
swap                #元素的交换
swap_ranges
transform           #把元素按照仿函数中内容转换
unique              #保证相邻元素间没有相同的,可以加仿函数做为判断依据,返回最后一个位置的迭代器
unique_copy

排序算法

排序需要移动元素,所以需要用到随机访问迭代器 RadomAccessIterator,并且指定 [begin,end) 这个排序的前开后闭区间,且按照需要可自己定义比较函数做参数传入。

常见容器的排序

  • vector 和 deque,还有数组,支持随机存取,可以用 algorithm 中的排序;
  • list 容器是双向链表,不支持随机访问迭代器,内置了一种稳定排序方法,用的是自底向上的归并排序;
  • map 和 set 底层是红黑树,本身就是有序存储;

常用的排序函数

sort                    #对给定区间所有元素进行排序,用的是快排
stable_sort             #稳定排序,保证值相等的元素排序后相对位置不变,用归并排序实现
partial_sort            #部分排序,保证前n个值有序并且后面的值不在前n个值的范围内,但后面的值不保证有序,堆排序实现
partial_sort_copy       #对给定区间复制并排序
nth_element             #把第n个元素放到第n个位置上去,比他大的都在后,比他小的都在前,但各自都不保证有序
is_sorted               #判断一个区间是否已经排好序
partition               #使得符合某个条件的元素放在前面
stable_partition        #相对稳定的使得符合某个条件的元素放在前面

常用的比较函数

less              #小于(缺省比较函数)
greater           #大于
equal_to          #等于
less_equal        #小于等于
greater_equal     #大于等于

自定义比较大小

使用时不能直接写入仿函数的名字,而是要写其重载的()函数,如 less<int>()。下面是 stl 中的 less 的部分源码:

template <class _Tp>
struct less : public binary_function<_Tp,_Tp,bool>
{
  bool operator()(const _Tp& __x, const _Tp& __y) const { return __x < __y; }
};

对于基本数据类型和string 可以使用 stl 中现成的函数模版,对于自己定义的类,可以通过自己写比较函数或重载 < 操作符来实现。其中,重载 < 运算符相当于间接的用到了内置的 less  

小例子

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

class Test {
public:
    Test(int a):a(a){};
    int a;
    bool operator <(const Test &k) const {
        return a < k.a;
    }
};

int main(){
    vector<Test> a;
    a.push_back(Test(2));
    a.push_back(Test(3));
    a.push_back(Test(1));
    vector<Test>::iterator iter;
    sort(a.begin(), a.end());
    for(iter = a.begin(); iter != a.end(); ++iter){
        cout<< iter->a <<" ";
    }  // 输出排序后:1 2 3
}

数值计算

数值计算函数

数值计算算法主要针对容器中元素,如 accumulate()、inner_product()、partial_sum()、adjacent_difference()和一些推广的数值算法。具体:

accumulate          #遍历求和,也可以用仿函数求其他数值
inner_product       #内积,相应位置相乘再相加
partial_sum         #部分元素之和,把结果放到后一容器中,后一容器的第n个元素师前一容器的前n个容器元素之和
adjacent_difference #相邻元素之差,把结果放到后一容器中

小例子

#include <iostream>
#include <functional>
#include <numeric>
#include <vector>
using namespace std;
int main() {
    int a[3] = { 2, 2, 3 };
    int re = accumulate(a, a + 3, 0);
    cout << re << endl;    // 7, 累加
    vector<int> b;
    b.push_back(2);
    b.push_back(2);
    b.push_back(3);
    int re1 = accumulate(b.begin(), b.end(), 0, plus<int>());
    cout << re1 << endl;  // 7, 累加
    int re2 = accumulate(b.begin(), b.end(), 1, multiplies<int>());
    cout << re2;          // 12, 累乘
}

有序容器、堆、集合

binary_search    #二分法搜索,在有序容器中提高搜索速度
lower_bound      #返回第一次出现该元素的位置
upper_bound      #返回最后一次出现该元素的后一位置
equal_range      #返回pair<lower_bound,upper_bound>
inplace_merge    #将连贯有序序列合并
merge            #合并两个容器
includes         #判断某区间内所有的元素是否在另一区间中

#堆操作
push_heap
pop_heap
sort_heap
make_heap

#集合操作
set_intersection
set_difference
set_symmetric_difference

#最值
min                       #最小
max                       #最大
min_element               #最小位置的迭代器
max_element               #最大位置的迭代器
lexicograplical_compare   #范围内的字典序比较,前后序列的比较
next_permutation prev_permutation   #上一个/下一个全排列



STL 笔记(五) 算法 algorithm

标签:c++   algorithm   

原文地址:http://blog.csdn.net/thisinnocence/article/details/39941603

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