### 关于 `
lower_
bound` 和 `
upper_
bound` 的使用方法及其区别
#### 定义与基本功能
在 C++ 标准库中，`
lower_
bound` 和 `
upper_
bound` 是两种基于
二分查找的算法，用于在有序容器（如数组或向量）中快速定位特定值的位置。两者均定义在头文件 `<algorithm>` 中[^2]。
- **`
lower_
bound`**
: 查找第一个不小于指定值的元素位置。
- **`
upper_
bound`**
: 查找第一个大于指定值的元素位置。
两者的返回值是一个指向目标位置的迭代器。如果需要获取具体索引，则可以通过减去容器起始地址来计算得出[^4]。
---
#### 使用示例
##### 示例 1
: 使用 `
std::vector` 和 `
std::array`
下面展示了一个完整的例子，演示如何分别调用 `
lower_
bound` 和 `
upper_
bound` 来完成不同类型的查询任务。
```cpp
#include <iostream>
#include <vector>
#include <array>
#include <algorithm>
int main() {
std::vector<int> vec = {1, 3, 5, 7, 9};
int target = 5;
// 使用
lower_
bound 找到第一个 >= target 的元素
auto lb_it =
std::lower_
bound(vec.begin(), vec.end(), target);
if (lb_it != vec.end()) {
std::cout << "
Lower bound of " << target << "
: Position "
<<
std::distance(vec.begin(), lb_it) << ", Value " << *lb_it << "\n";
}
// 使用
upper_
bound 找到第一个 > target 的元素
auto ub_it =
std::upper_
bound(vec.begin(), vec.end(), target);
if (ub_it != vec.end()) {
std::cout << "
Upper bound of " << target << "
: Position "
<<
std::distance(vec.begin(), ub_it) << ", Value " << *ub_it << "\n";
}
return 0;
}
```
此程序会输出如下结果：
```
Lower bound of 5
: Position 2, Value 5
Upper bound of 5
: Position 3, Value 7
```
这里可以看出，对于相同的输入值 `5`，`
lower_
bound` 返回的是该数值本身所在的位置；而 `
upper_
bound` 则跳过了这个数，指向下一个小于它的下一个可能取值处[^2]。
---
##### 示例 2
: 应用于普通数组
当面对静态分配的数组而非动态结构时，也可以同样应用这些
函数。只需注意调整边界范围即可。
```cpp
#include <iostream>
#include <algorithm>
int main() {
int arr[] = {1, 3, 5, 7, 9};
size_t size = sizeof(arr)/sizeof(*arr);
int target = 6;
// 对普通数组使用
lower_
bound/
upper_
bound
int* lb_ptr =
std::lower_
bound(arr, arr + size, target);
if (lb_ptr != (arr + size)) {
std::cout << "
Lower bound pointer points to index "
<< (lb_ptr - arr) << ", with value " << *lb_ptr << "\n";
}
int* ub_ptr =
std::upper_
bound(arr, arr + size, target);
if (ub_ptr != (arr + size)) {
std::cout << "
Upper bound pointer points to index "
<< (ub_ptr - arr) << ", with value " << *ub_ptr << "\n";
}
return 0;
}
```
运行上述代码片段可得类似结论——即针对任意形式存储单元上的连续内存块均可有效施行此类操作[^4]。
---
#### 主要差异对比表
| 属性 | `
lower_
bound` | `
upper_
bound` |
|---------------------|---------------------------------------------------------------------------------------------------|-----------------------------------------------------------------------------------------------|
| **目的** | 寻找第一个 不小于 给定值的元素 | 寻找第一个 大于 给定值的元素 |
| **返回条件** | 当前元素 ≥ 目标值 | 当前元素 ＞ 目标值 |
| **相等情况下的行为** | 若存在等于目标值的元素，返回其首次出现的位置 | 即使有匹配项也不会停留于此，继续前进直到遇到更大的数字 |
通过这样的表格总结可以帮助开发者更直观地区分二者之间的关系[^3]。
---
#### 注意事项
1. 输入序列必须已经按照升序排列好，否则可能导致不可预测的行为。
2. 如果找不到符合条件的项目，则返回超出末端的有效指示符 (`end()` 或者对应偏移后的地址)。
3. 结果是以迭代器的形式给出，转换成实际下标需额外运算步骤。
---
本文详细介绍了C++ STL中的lower_bound与upper_bound函数的使用方法及注意事项。lower_bound函数用于查找序列中第一个大于等于指定值的位置，而upper_bound则返回第一个大于指定值的位置。两者都需要容器已排序，并接受前向迭代器作为参数。
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