C++ algorithm算法库内容介绍

C++ 标准库中的 <algorithm> 提供了丰富的通用算法，主要用于操作容器（如 vector, list, array 等）。这些算法通常通过迭代器（如 begin(), end()）访问数据，不直接操作容器本身。以下是主要分类及常用算法：

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1. 非修改序列操作（不改变容器内容）

算法	功能	示例
std::all_of	检查所有元素是否满足条件	if (all_of(v.begin(), v.end(), [](int x){ return x > 0; }))
std::any_of	检查是否有任意元素满足条件	if (any_of(v.begin(), v.end(), [](int x){ return x < 0; }))
std::none_of	检查是否没有元素满足条件	if (none_of(v.begin(), v.end(), [](int x){ return x == 0; }))
std::for_each	对每个元素执行操作	for_each(v.begin(), v.end(), [](int& x){ x *= 2; });
std::count	统计等于某值的元素个数	int n = count(v.begin(), v.end(), 42);
std::count_if	统计满足条件的元素个数	int n = count_if(v.begin(), v.end(), [](int x){ return x % 2 == 0; });
std::find	查找第一个等于某值的元素	auto it = find(v.begin(), v.end(), 42);
std::find_if	查找第一个满足条件的元素	auto it = find_if(v.begin(), v.end(), [](int x){ return x > 100; });
std::find_if_not	查找第一个不满足条件的元素	auto it = find_if_not(v.begin(), v.end(), [](int x){ return x < 0; });
std::search	在序列中查找子序列	auto it = search(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end());

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2. 修改序列操作（可能改变容器内容）

算法	功能	示例
std::copy	复制元素到目标位置	copy(src.begin(), src.end(), dest.begin());
std::copy_if	复制满足条件的元素	copy_if(v.begin(), v.end(), back_inserter(dest), [](int x){ return x > 0; });
std::move	移动元素（C++11）	move(src.begin(), src.end(), dest.begin());
std::fill	填充元素为指定值	fill(v.begin(), v.end(), 0);
std::generate	用函数生成值填充	generate(v.begin(), v.end(), rand);
std::replace	替换等于某值的元素	replace(v.begin(), v.end(), 0, 42);
std::replace_if	替换满足条件的元素	replace_if(v.begin(), v.end(), [](int x){ return x < 0; }, 0);
std::remove	删除等于某值的元素（逻辑删除）	auto it = remove(v.begin(), v.end(), 0);
std::remove_if	删除满足条件的元素	auto it = remove_if(v.begin(), v.end(), [](int x){ return x % 2 == 0; });
std::reverse	反转序列	reverse(v.begin(), v.end());
std::rotate	循环移动元素	rotate(v.begin(), v.begin() + 2, v.end());
std::shuffle	随机打乱序列（C++11）	shuffle(v.begin(), v.end(), std::default_random_engine());
std::unique	去除相邻重复元素	auto it = unique(v.begin(), v.end());

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3. 排序与二分查找

算法	功能	示例
std::sort	对序列排序（默认升序）	sort(v.begin(), v.end());
std::stable_sort	稳定排序（保持相等元素顺序）	stable_sort(v.begin(), v.end());
std::partial_sort	部分排序（前N个元素有序）	partial_sort(v.begin(), v.begin() + 5, v.end());
std::nth_element	使第n个元素处于正确位置	nth_element(v.begin(), v.begin() + 3, v.end());
std::binary_search	二分查找（返回是否找到）	bool found = binary_search(v.begin(), v.end(), 42);
std::lower_bound	返回第一个不小于某值的迭代器	auto it = lower_bound(v.begin(), v.end(), 42);
std::upper_bound	返回第一个大于某值的迭代器	auto it = upper_bound(v.begin(), v.end(), 42);
std::equal_range	返回等于某值的范围（pair）	auto p = equal_range(v.begin(), v.end(), 42);

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4. 堆操作（优先队列底层实现）

算法	功能	示例
std::make_heap	将序列构建为堆	make_heap(v.begin(), v.end());
std::push_heap	向堆中添加元素	v.push_back(99); push_heap(v.begin(), v.end());
std::pop_heap	从堆中移除堆顶元素	pop_heap(v.begin(), v.end()); v.pop_back();
std::sort_heap	堆排序	sort_heap(v.begin(), v.end());

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5. 数值操作（需 <numeric> 头文件）

算法	功能	示例
std::accumulate	累加（或自定义操作）	int sum = accumulate(v.begin(), v.end(), 0);
std::inner_product	计算内积	int dot = inner_product(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), 0);
std::partial_sum	计算前缀和	partial_sum(v.begin(), v.end(), dest.begin());
std::adjacent_difference	计算相邻差值	adjacent_difference(v.begin(), v.end(), dest.begin());

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6. 其他实用算法

算法	功能	示例
std::max_element	返回最大元素的迭代器	auto it = max_element(v.begin(), v.end());
std::min_element	返回最小元素的迭代器	auto it = min_element(v.begin(), v.end());
std::minmax_element	返回最小和最大元素的迭代器（C++11）	auto [min_it, max_it] = minmax_element(v.begin(), v.end());
std::lexicographical_compare	字典序比较两个序列	bool cmp = lexicographical_compare(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end());
std::next_permutation	生成下一个排列	next_permutation(v.begin(), v.end());
std::prev_permutation	生成上一个排列	prev_permutation(v.begin(), v.end());

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总结

• 非修改操作：find, count, for_each 等。
• 修改操作：copy, replace, remove, reverse 等。
• 排序与查找：sort, binary_search, lower_bound 等。
• 堆操作：make_heap, push_heap 等。
• 数值计算：accumulate, inner_product（需 <numeric>）。

建议：

• 结合 Lambda 表达式（C++11）灵活定义条件，例如：

  sort(v.begin(), v.end(), [](int a, int b) { return a > b; }); // 降序排序
  

• 注意算法的复杂度（如 sort 是 O(n log n)，find 是 O(n)）。