STL 笔记（五）算法 algorithm

在 STL 中，算法是一系列的函数模版。STL 提供了大概 70 个算法，由头文件 <algorithm>、<numeric>、<functional>组成。

头文件 <algorithm> 是最大的一个，里面经常使用到的功能有：查找、排序、改动、移除、交换、合并等；
头文件 <numeric> 较小，主要包含相关数学运算的函数模版，以及加法和乘法在序列上的一些操作；
头文件 <functional> 中则定义了一些类模版，来声明函数对象；

算法的分类：

算法按事实上现的功能可分为 8 类：查找、排序、数值计算、比較、集合、容器管理、统计、堆操作。
算法按对容器的影响可分为 4 类：非修正、修正、排序、数值计算；

非修正算法

非修正即不正确容器中元素做改动。是仅仅读操作。如：find()、count()、equal()、for_each()、search()等。详细例如以下：

adjacent_find     #查找同样的相邻元素 返回第一个元素的迭代器
find              #查找
find_first_of
find_end
find_last_of
count             #统计同样元素的个数
count_if
mismatch          #返回 pair<第一个序列的迭代器，第二个序列的迭代器> 表明第一处不相符合的位置
equal             #比較容器中的元素是否同样
for_each          #经常使用，遍历序列并对序列中每一个元素採用仿函数中定义的操作
search            #返回迭代器，第一次出现序列二或者某元素的位置
search_n          #前n次连续出现某元素或者符合条件的第一个位置

修正算法

修正算法即对容器中元素做改动，须要写操作。

如：copy()、remove()、reverse()、swap()、unique()等。详细例如以下：

copy                #复制元素到目的容器
copy_backward       #从后往前复制
fill                #用某元素填充容器
fill_n
generate            #把仿函数产生的结果依次拷贝到容器中
generate_n
partition           #以仿函数为标准，把容器分成前后两部分，前半部分是能使仿函数返回真的元素，后半返回假
stable_partition
random_shuffle      #对容器中的元素进行随机排列
remove              #删除某一范围内的元素，注意：移除的元素被放到容器末尾，还是能够用迭代器遍历到，函数返回移除后容器的末尾
remove_if
erase               #擦除区间内全部的元素
replace             #在规定区间内把某值换成新值
replace_if
replace_copy        #把区间内元素拷贝到目的地而且把当中某些元素替换成新值
replace_copy_if
rotate              #把 middle-end 的元素放到 first 的位置上
rotate_copy
swap                #元素的交换
swap_ranges
transform           #把元素依照仿函数中内容转换
unique              #保证相邻元素间没有同样的，能够加仿函数做为推断根据，返回最后一个位置的迭代器
unique_copy

排序算法

排序须要移动元素，所以须要用到随机訪问迭代器 RandomAccessIterator，而且指定 [begin,end) 这个前闭后开区间，且可自定义比較函数做參数传入。

常见容器的排序

vector 和 deque。还有数组，支持随机存取。能够用 algorithm 中的排序。
list 容器是双向链表，不支持随机訪问迭代器，内置了一种稳定排序方法，用的是自底向上的归并排序；
map 和 set 底层是红黑树。本身就是有序存储；

经常使用的排序函数

sort                    #对给定区间全部元素进行排序，用的是快排
stable_sort             #稳定排序，保证值相等的元素排序后相对位置不变。用归并排序实现
partial_sort            #部分排序，保证前n个值有序而且后面的值不在前n个值的范围内，但后面的值不保证有序，堆排序实现
partial_sort_copy       #对给定区间复制并排序
nth_element             #把第n个元素放到第n个位置上去。比它大的都在后。比它小的都在前，但各自都不保证有序
is_sorted               #推断一个区间是否已经排好序
partition               #使得符合某个条件的元素放在前面
stable_partition        #相对稳定的使得符合某个条件的元素放在前面

经常使用的比較函数

less              #小于（缺省比較函数）
greater           #大于
equal_to          #等于
less_equal        #小于等于
greater_equal     #大于等于

自己定义比較大小

使用时不能直接写入仿函数的名字，而是要写其重载的() 函数。如 less<int>()。以下是 stl 中的 less 的部分源代码：

template <class _Tp>
struct less : public binary_function<_Tp,_Tp,bool>
{
  bool operator()(const _Tp& __x, const _Tp& __y) const { return __x < __y; }
};

对于基本数据类型和 string 能够使用 stl 中现成的函数模版，对于自定义的类。能够通过自己写比較函数或重载 < 操作符来实现。当中，重载 < 运算符相当于间接的用到了内置的 less 。

小样例

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
class Test {
public:
    Test(int a):a(a){};
    int a;
    bool operator <(const Test &k) const {
        return a < k.a;
    }
};
 
int main(){
    vector<Test> a;
    a.push_back(Test(2));
    a.push_back(Test(3));
    a.push_back(Test(1));
    vector<Test>::iterator iter;
    sort(a.begin(), a.end());
    for(iter = a.begin(); iter != a.end(); ++iter){
        cout<< iter->a <<" ";
    }  // 输出排序后：1 2 3
}

数值计算

数值计算函数

数值计算算法主要针对容器中元素的计算，如 accumulate()、inner_product()、partial_sum()、adjacent_difference()和一些推广的数值算法。

详细：

accumulate          #遍历求和，也能够用仿函数求其它数值
inner_product       #内积。对应位置相乘再相加
partial_sum         #部分元素之和，把结果放到后一容器中，后一容器的第n个元素师前一容器的前n个容器元素之和
adjacent_difference #相邻元素之差，把结果放到后一容器中

小样例

#include <iostream>
#include <functional>
#include <numeric>
#include <vector>
using namespace std;
int main() {
    int a[3] = { 2, 2, 3 };
    int re = accumulate(a, a + 3, 0);
    cout << re << endl;    // 7, 累加
    vector<int> b;
    b.push_back(2);
    b.push_back(2);
    b.push_back(3);
    int re1 = accumulate(b.begin(), b.end(), 0, plus<int>());
    cout << re1 << endl;  // 7, 累加
    int re2 = accumulate(b.begin(), b.end(), 1, multiplies<int>());
    cout << re2;          // 12, 累乘
}

有序容器、堆、集合

binary_search    #二分法搜索，在有序容器中提高搜索速度
lower_bound      #返回第一次出现该元素的位置
upper_bound      #返回最后一次出现该元素的后一位置
equal_range      #返回pair<lower_bound,upper_bound>
inplace_merge    #将连贯有序序列合并
merge            #合并两个容器
includes         #推断某区间内全部的元素是否在还有一区间中
 
#堆操作
push_heap
pop_heap
sort_heap
make_heap
 
#集合操作
set_intersection
set_difference
set_symmetric_difference
 
#最值
min                       #最小
max                       #最大
min_element               #最小位置的迭代器
max_element               #最大位置的迭代器
lexicograplical_compare   #范围内的字典序比較。前后序列的比較
next_permutation prev_permutation   #上一个/下一个全排列

【原文地址：http://blog.csdn.net/thisinnocence/article/details/39941603】