lower_bound,upper_bound的第四个参数

本文详细解析了C++ STL中的lower_bound和upper_bound函数的使用方法及内部实现原理,通过实例展示了如何利用自定义比较函数进行高效查找,并介绍了set和map容器的内置二分查找功能。

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1.lower_bound的第四个参数的用法:

先看代码:

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
struct node{
    int x,y;
};
struct cmp{
    int operator()(const node a,const node b){
        return a.x<b.x;
    }
};
int main(){
    node num[1000];
    for(int i=0;i<=100;i++){
        num[i].x=i;
        num[i].y=100-i;
        printf("%d ",num[i].x);
    }
    printf("\n");
    while(1){
        node t;
        scanf("%d",&t.x);
        printf("%d\n",num[(lower_bound(num,num+100,t,cmp())-num)].x);

    }
}

大致的模板就是这样,注意,引用cmp的时候是有()的。

下面来解释一下加入cmp()参数的lower_bound的运行过程

struct cmp{
    int operator()(const node a,const node b){
        return a.x<b.x;
    }
};
在这里,a代表的就是num数组的数字,而b代表的就是要比较的数字,如果cmp的retur是1的话那么二分查找就会往右边进行,而如果是0的话那么就会往左边进行。

我们还是举数据来解释吧


假设mid代表num区间的中间位置

比方说输入的是个68,那么首先68会和50(二分查找嘛,自然是从num数组的中间开始进行比较的拉)进行比较因为50<68为1,那么mid就会往右跑了,接下来因为75<68为零所以mid又会往左跑,接下来就是63<68然后mid又往右跑,直到逼近到<=68的数字中最接近68的数字

假设cmp是这样的就比较神奇了:

struct cmp{
    int operator()(const node a,const node b){
        return a.x>b.x;
    }
};
这次拿68和49举例

对于68而言50>68不满足,然后往左跑,然后越跑越不满足,于是就输出了0;

对于49而言50>49满足,然后往右跑,越跑越满足根本停不下来直到跑到最右端于是就输出了100......

注意:如果这是一个递减的序列的话那么cmp也要发生变化,具体怎么变参照上面的例子,主要是因为太长不想写.......哈哈哈.......

对于upper_bound就比较神奇了,它是这么利用cmp的:

struct cmp{
    int operator()(const node a,const node b){
        return a.x<b.x;
    }
};

a代表要比较的数字,b代表num数组,如果return为1就往左跑,否则往右跑。(我会告诉你之所以我这么认为仅仅是因为这符合我的经验法则吗

我们还是举例吧,比如num序列是这样的:

11223344

12345678(这一行代表上面那些数字对应的下标)

当用lower_bound来查找2应该插入哪个位置的时候是这样的:首先num[4]与2比较,num[4]<2是false的,所以往左跑;然后num[2]<2是true的,往右跑;直到逼近到num[3]这个位置

当用upper_bound来查找2应该插入哪个位置的时候是这样的:首先2与num[4]比较。2<num[4]是false的,所以往右跑,然后2<num[6]是true的,往左跑,直到逼近到num[5]这个位置;


具体的cmp形参的变化过程看官可以用以下代码测试以下:

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
struct node{
    int x,y;
};
struct cmp{
    int operator()(const node a,const node b){
        printf("*%d %d\n",a.x,b.x);
        return a.x<b.x;
    }
};
int main(){
    node num[1000];
    for(int i=0;i<=100;i++){
        num[i].x=i/10;
        num[i].y=100-i;
        printf("%d ",num[i].x);
    }
    printf("\n");
    while(1){
        node t;
        scanf("%d",&t.x);
        printf("%d\n",num[(lower_bound(num,num+100,t,cmp())-num)].x);
        printf("%d\n\n",num[(upper_bound(num,num+100,t,cmp())-num)].x);

    }
}


另外,set和map,和map容器也有直接的内置二分查找,这样使用:

set<int>s;

s.upper_bound()或者s.lower_bound(这里填参数);

注意:

对于map<first_int,second_int>,他的lower_bound实在first_int里面查找你填入的参数的:比如这样

#include <bits/stdc++.h>
#define LL long long
#define inf 1e9+1
using namespace std;
int main(){
    map<int ,int>m;
    for(int i=1;i<=5;i+=2)m[i]=i+4;
    printf("%d\n",*m.lower_bound(2));
}


特别声明!特别声明!

本人不保证上面内容确实是lower_bound和upper_bound真正的实现方法,只是在本人的一些测试中上面的这些能够正常解释我的所有样例。

如果有路过dalao发现任何错误还望提出,以免误人子弟。谢谢!

### 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。 ---
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