C++进阶学习：STL常用算法

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原创 2025-05-13 21:06:49 1k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

【C++】STL简介 STL简介。开始学习STL之前，是不是得先知道STL是个什么东西，以及如何学习STL呢？话不多说，开始我们今天的内容！是C++标准库的重要组成部分，不仅是一个可复用的组件库，而且是一个包罗数据结构与算法的软件框架。本篇博客主要介绍了有关STL的历史，主流版本，六大组件，以及其优缺点和学习方法等内容。希望能帮助到大家。♥C++ 阅读详情

概述：

算法主要由头文件 <algorithm> <functional> <numeric> 组成

<algorithm> 是所有STL文件中最大的一个范围涉及到比较交换查找遍历复制修改等

<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于声明函数对象

1. 常用遍历算法

1.1 for_each

功能描述：

实现遍历容器

常用

代码示例

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

//常用遍历算法 for_each

//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);  //0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
	cout << endl;

	for_each(v.begin(), v.end(), print02());  //0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
	cout << endl;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

1.2 transform

功能描述：

搬运一个容器到另一个容器

搬运时目标容器一定要提前开辟空间

代码示例

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

//常用遍历算法 transfrom

class Transfrom
{
public:
	int operator()(int val)
	{
		return val+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(10);  //目标容器需要提前开辟空间

	transform(v.begin(), v.end(), vTarget.begin(), Transfrom());
	for_each(vTarget.begin(), vTarget.end(), MyPrint());
	cout << endl;

}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

2. 常用查找算法

2.1 find

功能描述：

查找指定容器找到返回指定元素的迭代器找不到返回end()

find 查找自定义数据类型时需要重载==

代码示例

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

//常用查找算法 find

//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 << "找到了" << endl;
	}


}

//查找自定义数据类型
class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_age = age;
		this->m_name = name;
	}
	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;
	Person p1("aa", 10);
	Person p2("bb", 20);
	Person p3("cc", 30);
	Person p4("dd", 40);
	Person pp("bb", 20);

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

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

}
int main()
{
	test01();
	test02();
	system("pause");
	return 0;
}

2.2 find_if

功能描述：

按条件查找元素

按元素查找找到返回指定位置的迭代器找不到返回结束迭代器

代码示例

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

//常用查找算法 find_if

//查找内置数据类型

class GreateFive
{
public:
	bool operator()(int val)
	{
		return val > 5;
	}
};
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_if(v.begin(), v.end(), GreateFive());
	if(it == v.end())
	{
		cout << "没有找到" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "找到大于5的数字为："<<*it << endl;  //6
	}
}

//查找自定义数据类型
class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_age = age;
		this->m_name = name;
	}
	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;
};

class Greater20
{
public:
	bool operator()(Person &p)
	{
		return p.m_age > 20;
	}
};

void test02()
{
	vector<Person> v;
	Person p1("aa", 10);
	Person p2("bb", 20);
	Person p3("cc", 30);
	Person p4("dd", 40);
	Person pp("bb", 20);

	//放到容器中
	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 << "找到了" << endl;
		cout << "姓名：" << it->m_name << " 年龄：" << it->m_age << endl;
	}

}
int main()
{
	test01();
	test02();
	system("pause");
	return 0;
}

3. adjacent_find

功能描述：

查找相邻重复元素

返回相邻元素的第一个迭代器位置

代码示例

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

//常用查找算法 adjacent_if

//查找相邻重复元素

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 it = adjacent_find(v.begin(), v.end());
	if(it == v.end())
	{
		cout << "没有找到相邻重复元素" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "找到了相邻重复元素："<<*it << endl;  //3
	}
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

4. binary_search

功能描述：

查找指定元素是否存在

该算法查找效率很高但是必须在有序的序列中使用

代码示例

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

//常用查找算法 binary_search

void test01()
{
	vector<int> v;

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

	//查找容器中是否有9元素
	bool ret = binary_search(v.begin(), v.end(), 9);

	if(ret)
	{
		cout << "找到了" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "没有找到"<< endl;
	}
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

5. count

功能描述：

统计元素个数

统计自定义数据类型需要重载 ==

代码示例

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

//常用查找算法 count

//1、统计内置数据类型
void test01()
{
	vector<int> v;

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

	int num = count(v.begin(), v.end(), 40);
	cout << "40的元素个数是："<<num << endl;  //3
}

//2、统计自定义数据类型

class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_age = age;
		this->m_name = name;
	}
	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("曹操", 40);
	Person p5("赵云", 20);

	Person p6("诸葛亮", 35);

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

	int num = count(v.begin(), v.end(), p6);
	cout << "和诸葛亮同岁人个数是：" << num << endl;   //3
}
int main()
{
	test01();
	test02();
	system("pause");
	return 0;
}

6. count_if

功能描述：

按条件统计元素个数

代码示例

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

//常用查找算法 count_if

//1、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(40);
	v.push_back(20);
	v.push_back(40);
	v.push_back(30);

	int num = count_if(v.begin(), v.end(), Greater20());
	cout << "容器中大于20的元素个数是："<<num << endl;  //4
}

//2、统计自定义数据类型

class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_age = age;
		this->m_name = name;
	}
	bool operator ==(const Person &p)
	{
		if (this->m_age == p.m_age)
		{
			return true;
		}
		return false;
	}
	string m_name;
	int m_age;
};
class AgeGreater20
{
public:
	bool operator()(const Person &p)
	{
		return p.m_age > 20;
	}
};
void test02()
{
	vector<Person> v;

	Person p1("刘备", 35);
	Person p2("关羽", 35);
	Person p3("张飞", 35);
	Person p4("曹操", 40);
	Person p5("赵云", 20);

	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(), AgeGreater20());
	cout << "大于20岁的人的个数是：" << num << endl;   //4
}
int main()
{
	test01();
	test02();
	system("pause");
	return 0;
}

3. 常用排序算法

3.1 sort

功能描述：

对容器中的数据进行排序

很常用

代码示例

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

//常用排序算法 sort

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

void test01()
{
	vector<int> v;

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

	//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;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

3.2 random_shuffle

功能描述：

指定范围内的数据随机打乱

增加随机数种子确保真实随机

代码示例

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
#include<vector>
#include<algorithm>
#include<functional>
#include<ctime>

//常用排序算法 random_shuffle

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

void test01()
{
	srand((unsigned int)time(NULL));  //随机种子
	vector<int> v;

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

	//利用排序算法  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;
}

3.3 merge

功能描述：

将两个容器元素合并到一个容器

必须是两个有序容器合成的结果也是有序的

使用前切记给目标容器开辟空间

代码示例

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
#include<vector>
#include<algorithm>
#include<functional>
#include<ctime>

//常用排序算法 random_shuffle

void MyPrint(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);
	}

	//目标容器
	vector<int> v;
	v.resize(20);
	merge(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), v.begin());
	for_each(v.begin(), v.end(),MyPrint);  //0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10
	cout << endl;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

3.4 reverse

功能描述：

将容器内元素反转

代码示例

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
#include<vector>
#include<algorithm>
#include<functional>
#include<ctime>

//常用排序算法 reverse

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

void test01()
{
	vector<int> v1;
	vector<int> v2;

	v1.push_back(50);
	v1.push_back(30);
	v1.push_back(20);
	v1.push_back(40);
	v1.push_back(10);

	cout << "反转前" << endl;
	for_each(v1.begin(), v1.end(),MyPrint);  //0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10
	cout << endl;
	reverse(v1.begin(), v1.end());
	cout << "反转后" << endl;
	for_each(v1.begin(), v1.end(), MyPrint);  //0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10
	cout << endl;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

4. 常用拷贝算法

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

目标容器记得提前开辟空间

代码示例

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
#include<vector>
#include<algorithm>
#include<functional>
#include<ctime>

//常用拷贝和替换算法 copy

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

void test01()
{
	vector<int> v1;

	for (int i = 0;i < 10;i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}
	vector<int> v2;
	v2.resize(10);
	copy(v1.begin(), v1.end(), v2.begin());
	for_each(v1.begin(), v1.end(),MyPrint);  //0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
	cout << endl;
	for_each(v2.begin(), v2.end(), MyPrint);  //0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
	cout << endl;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

4.2 replace

功能描述：

将容器内指定范围的旧元素更换为新元素

会替换区间内所有满足条件的元素

代码示例

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
#include<vector>
#include<algorithm>
#include<functional>
#include<ctime>

//常用拷贝和替换算法 copy

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

void test01()
{
	vector<int> v1;

	for (int i = 0;i < 9;i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}
	v1.push_back(1);
	cout << "替换前：" << endl;
	for_each(v1.begin(), v1.end(),MyPrint);  //0 1 2 3 4 5 6 7 8 1
	cout << endl;	

	//替换
	replace(v1.begin(), v1.end(), 1, 100);
	cout << "替换后：" << endl;
	for_each(v1.begin(), v1.end(), MyPrint);  //0 100 2 3 4 5 6 7 8 100
	cout << endl;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

4.3 replace_if

功能描述：

将区间内满足条件的元素替换为新元素

利用仿函数可以灵活调整替换条件

代码示例

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
#include<vector>
#include<algorithm>
#include<functional>
#include<ctime>

//常用拷贝和替换算法 copy

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

class Greater30
{
public:
	bool operator ()(int val)
	{
		return val >= 3;
	}
};

void test01()
{
	vector<int> v1;

	v1.push_back(1);
	v1.push_back(4);
	v1.push_back(5);
	v1.push_back(3);
	v1.push_back(6);
	v1.push_back(2);
	v1.push_back(7);
	v1.push_back(4);

	//大于等于3的替换为13
	cout << "替换前：" << endl;
	for_each(v1.begin(), v1.end(),MyPrint);  //1 4 5 3 6 2 7 4
	cout << endl;	

	//替换
	replace_if(v1.begin(), v1.end(), Greater30(), 13);
	cout << "替换后：" << endl;
	for_each(v1.begin(), v1.end(), MyPrint);  //1 13 13 13 13 2 13 13
	cout << endl;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

4.4 swap

功能描述：

互换两个容器的元素

必须是两个同种容器

代码示例

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
#include<vector>
#include<algorithm>
#include<functional>
#include<ctime>

//常用拷贝和替换算法 copy

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

class Greater30
{
public:
	bool operator ()(int val)
	{
		return val >= 3;
	}
};

void test01()
{
	vector<int> v1;

	vector<int> v2;

	v1.push_back(1);
	v1.push_back(4);
	v1.push_back(5);
	v1.push_back(3);
	v1.push_back(6);

	v2.push_back(10);
	v2.push_back(40);
	v2.push_back(50);
	v2.push_back(30);
	v2.push_back(60);

	cout << "交换前：" << endl;
	for_each(v1.begin(), v1.end(),MyPrint);  //1 4 5 3 6
	cout << endl;
	for_each(v2.begin(), v2.end(),MyPrint);  //10 40 50 30 60
	cout << endl;	

	swap(v1,v2);
	//替换
	cout << "交换后：" << endl;
	for_each(v1.begin(), v1.end(), MyPrint);  //10 40 50 30 60
	cout << endl;
	for_each(v2.begin(), v2.end(), MyPrint);  //1 4 5 3 6
	cout << endl;
	cout << endl;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

5. 常用算术生成算法

算术生成算法属于小型算法需要包含头文件 <numeric>

5.1 accumulate

功能描述：

计算区间内容器元素累计求和

函数的第三个参数是一个起始的累加值

代码示例

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
#include<vector>
#include<numeric>

//常用拷贝和替换算法 copy

void test01()
{
	vector<int> v1;

	for (int i = 0;i <= 100;i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}
	//参数3是一个起始的累加值
	int total = accumulate(v1.begin(), v1.end(), 0);
	
	cout << total << endl;  //5050
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

5.2 fill

功能描述：

向容器中填充指定元素

代码示例

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

//常用拷贝和替换算法 copy

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

void test01()
{
	vector<int> v1;

	v1.resize(10);

	//后期重新填充
	fill(v1.begin(), v1.end(), 100);

	for_each(v1.begin(), v1.end(), MyPrint);  //100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
	cout << endl;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

6. 常用集合算法

6.1 set_intersection

功能描述：

获取两个容器的交集

求交集的两个容器必须是有序序列

目标容器的开辟空间需要从两个容器中取最小值

set_intersection 算法的返回值是交集中最后一个元素的位置

代码示例

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

//常用集合算法 set_intersection

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

class Greater30
{
public:
	bool operator ()(int val)
	{
		return val >= 3;
	}
};

void test01()
{
	vector<int> v1;
	vector<int> v2;

	for (int i = 0;i < 10;i++)
	{
		v1.push_back(i);
		v2.push_back(i+5);
	}
	
	//目标容器需要提前开辟空间
	vector<int> v;
	v.resize(min(size(v1), size(v2)));

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

	for_each(v.begin(), itend, MyPrint);  //5 6 7 8 9
	cout << endl;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

6.2 set_union

功能描述：

获取两个容器的并集

求并集的两个容器必须是有序序列

目标容器的开辟空间应该是两个容器的 size 相加

set_union 算法的返回值是并集中最后一个元素的位置

代码示例

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

//常用集合算法 set_union

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

class Greater30
{
public:
	bool operator ()(int val)
	{
		return val >= 3;
	}
};

void test01()
{
	vector<int> v1;
	vector<int> v2;

	for (int i = 0;i < 10;i++)
	{
		v1.push_back(i);
		v2.push_back(i+5);
	}
	
	//目标容器需要提前开辟空间
	vector<int> v;
	v.resize(size(v1)+size(v2));
	vector<int>::iterator itend = set_union(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), v.begin());

	for_each(v.begin(), itend, MyPrint);  //0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
	cout << endl;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

6.3 set_difference

功能描述：

获取两个容器的并集

两个容器的顺序会影响结果

求并集的两个容器必须是有序序列

目标容器的开辟空间应该是两个容器的 size 中较大的值

set_difference 算法的返回值是并集中最后一个元素的位置

代码示例

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

//常用集合算法 set_difference

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

class Greater30
{
public:
	bool operator ()(int val)
	{
		return val >= 3;
	}
};

void test01()
{
	vector<int> v1;
	vector<int> v2;

	for (int i = 0;i < 10;i++)
	{
		v1.push_back(i);
		v2.push_back(i+5);
	}
	
	//目标容器需要提前开辟空间
	vector<int> v;
	v.resize(max(size(v1),size(v2)));

	cout << "v1 和 v2 的差集：" << endl;
	vector<int>::iterator itend = set_difference(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), v.begin());

	for_each(v.begin(), itend, MyPrint);  //0 1 2 3 4
	cout << endl;

	cout << "v2 和 v1 的差集：" << endl;
	itend = set_difference(v2.begin(), v2.end(), v1.begin(), v1.end(), v.begin());

	for_each(v.begin(), itend, MyPrint);  //10 11 12 13 14
	cout << endl;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

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