【C++ 二十】STL：遍历、查找、排序、拷贝和替换、算术生成、集合算法

STL：遍历、查找、排序、拷贝和替换、算术生成、集合算法

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前言

本文包含STL常用遍历算法（for_each、transform）、STL常用查找算法（find、find_if、adjacent_find、binary_search、count、count_if）、STL常用排序算法（sort、random_shuffle、merge、reverse）、STL常用拷贝和替换算法（copy、replace、replace_if、swap）、STL常用算术生成算法（accumulate、fill）、STL常用集合算法（set_intersection、set_union、set_difference）。

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概述：

（1）、算法主要是由头文件 <algorithm> <functional> <numeric> 组成

（2）、<algorithm> 是所有 STL 头文件中最大的一个，范围涉及到比较、 交换、查找、遍历操作、复制、修改等等

（3）、<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

（4）、<functional> 定义了一些模板类,用以声明函数对象 内建函数对象

1 常用遍历算法

学习目标： 掌握常用的遍历算法

算法简介：

（1）、 for_each 遍历容器

（2）、 transform 搬运容器到另一个容器中

1.1 for_each

功能描述： 实现遍历容器

函数原型：

• for_each(iterator beg, iterator end, _func);

  // 遍历算法 遍历容器元素

  // beg 开始迭代器

  // end 结束迭代器

  // _func 函数或者函数对象 （函数或者仿函数）

// 常用遍历算法 for_each

#include <iostream>  // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

#include <algorithm>
#include <vector>

// 普通函数
void print01(int val)
{
   
	cout << val << " ";  // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
}

// 函数对象；仿函数
class print02
{
   
public:

	void operator()(int val)
	{
   
		cout << val << " ";  // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
	}
};

// for_each算法基本用法
void test01() {
   

	vector<int> v;

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

	// 遍历算法
	for_each(v.begin(), v.end(), print01);  // print01：普通函数放入函数名即可
	cout << endl;

	for_each(v.begin(), v.end(), print02());  // print02()：仿函数需传入函数对象
	cout << endl;
}

int main() {
   

	test01();

    cout << endl;
    
	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的：请按任意键继续...；暂停，方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

总结： for_each 在实际开发中是最常用遍历算法，需要熟练掌握

1.2 transform

功能描述： 搬运容器到另一个容器中

函数原型：

• transform(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, _func);

// beg1 源容器开始迭代器

// end1 源容器结束迭代器

// beg2 目标容器开始迭代器

// _func 函数或者函数对象 ==（回调函数、仿函数）在搬运过程中，期间可以对数据进行逻辑运算：加减乘除等

// 常用遍历算法  搬运 transform

#include <iostream>  // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

#include <algorithm>
#include <vector>

class TransForm
{
   
public:
	int operator()(int val)
	{
   
		return 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(v.size());  // 目标容器需要提前开辟空间

	transform(v.begin(), v.end(), vTarget.begin(), TransForm());

	for_each(vTarget.begin(), vTarget.end(), MyPrint());
}

int main() {
   

	test01();

	cout << endl;

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的：请按任意键继续...；暂停，方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

总结： 搬运的目标容器必须要提前开辟空间，否则无法正常搬运

2 常用查找算法

学习目标： 掌握常用的查找算法

算法简介：

（1）、 find 查找元素

（2）、 find_if 按条件查找元素

（3）、 adjacent_find 查找相邻重复元素

（4）、 binary_search 二分查找法

（5）、 count 统计元素个数

（6）、 count_if 按条件统计元素个数

2.1 find

功能描述： 查找指定元素，找到返回指定元素的迭代器，找不到返回结束迭代器 end()

函数原型：

• find(iterator beg, iterator end, value);

  // 按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置

  // beg 开始迭代器

  // end 结束迭代器

  // value 查找的元素

// 常用查找算法：find

#include <iostream>  // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

#include <algorithm>
#include <vector>

void test01() {
   

	vector<int> v;

	for (int i = 0; i < 10; i++) {
   
		v.push_back(i + 1);
	}

	// 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:" << *it << endl;
	}
}

class Person {
   

public:

	Person(string name, int age)  // 构造函数，初始化
	{
   
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	// 重载==；让底层find知道如何对比person数据类型
	bool operator==(const Person& p)
	{
   
		if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
		{
   
			return true;
		}
		return false;
	}

public:

	string m_Name;
	int m_Age;
};

void test02() {
   

	vector<Person> v;

	// 创建数据
	Person p1("aaa", 10);
	Person p2("bbb", 20);
	Person p3("ccc", 30);
	Person p4("ddd", 40);

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

	Person pp("bbb", 20);

	vector<Person>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), p2);

	if (it == v.end())
	{
   
		cout << "没有找到!" << endl;
	}
	else
	{
   
		cout << "找到姓名:" << it->m_Name << " 年龄: " << it->m_Age << endl;
	}
}

int main() {
   

	test01();

	cout << endl;

	test02();

	cout << endl;

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的：请按任意键继续...；暂停，方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

总结： 利用find可以在容器中找指定的元素，返回值是 迭代器

2.2 find_if

功能描述： 按条件查找元素

函数原型：

• find_if(iterator beg, iterator end, _Pred);

  // 按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置

  // beg 开始迭代器

  // end 结束迭代器

  // _Pred 函数或者谓词（返回 bool 类型的仿函数）

// 常用查找算法，find_if

#include <iostream>  // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

#include <algorithm>
#include <vector>

// 1、查找内置数据类型
class GreaterFive
{
   
public:

	bool operator()(int val)
	{
   
		return val > 5;
	}
};

void test01() {
   

	vector<int> v;

	for (int i = 0; i < 10; i++) {
   
		v.push_back(i + 1);
	}

	vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), GreaterFive());

	if (it == v.end()) {
   
		cout << "没有找到!" << endl;
	}
	else {
   
		cout << "找到大于5的数字:" << *it << endl;  // 找到大于5的数字:
	}
}

// 2、查找自定义数据类型
class Person {
   

public:

	Person(string name, int age)
	{
   
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

public:

	string m_Name;
	int m_Age;
};

class Greater20
{
   
public:

	bool operator()(Person& p)
	{
   
		return p.m_Age > 20;
	}
};

void