STL学习笔记--常用算法

一、算法概述

• 算法主要是由头文件<algorithm> <functional> <numeric>组成。
• <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。
• <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。
• <functional>定义了一些模板类,用以声明函数对象。

二、常用遍历算法

1.for_each

功能描述： 实现遍历容器。

函数原型：

• for_each(iterator beg, iterator end, _func); _func为函数或者函数对象。

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);

3.代码

#include <iostream>
#include <vector> 
#include <algorithm>

using namespace std;

class Print{
public:
	void operator()(int v){
		cout << v << " ";
	}
};

class Transform{
public:
	int operator()(int v){
		return v + 10;
	}
};

void print(int v){
	cout << v<<" ";
}

void test(){
	vector<int>v;
	for (int i = 0; i < 10; i++) v.push_back(i);

	for_each(v.begin(), v.end(), print);//函数
	cout << endl;
	for_each(v.begin(), v.end(), Print());//函数对象
	cout << endl;

	vector<int>v1;
	v1.resize(v.size());
        //用transform搬运的目标容器必须要提前开辟空间，否则无法正常搬运
	transform(v.begin(), v.end(), v1.begin(), Transform());
	for_each(v1.begin(), v1.end(), Print());
	cout << endl;
}

int main(){
	test();

	system("pause");
	return 0;
}

运行效果：

三、常用查找算法

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); value为查找的元素。

#include <iostream>
#include <algorithm> 
#include <vector> 
#include <string>

using namespace std;

class Person{
	string name;
	int age;
public:
	Person(string name, int age){
		this->age = age;
		this->name = name;
	}
	bool operator==(const Person &p){
		if (this->age == p.age&&this->name == p.name) return true;
		else return false;
	}
};

void test(){
	vector<int>v;
	for (int i = 0; i < 10; i++) v.push_back(i);
	vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 50);
	if (it == v.end()) cout << "Not Found" << endl;
	else cout << "Found" << endl;

	Person p1("aa", 10);
	Person p2("bb", 20);
	Person p3("cc", 30);
	Person p4("dd", 40);
	Person p5("ee", 50);

	vector<Person>v1;
	v1.push_back(p1);
	v1.push_back(p2);
	v1.push_back(p3);
	v1.push_back(p4);
	v1.push_back(p5);

	Person p("dd", 40);
	vector<Person>::iterator it1 = find(v1.begin(), v1.end(), p);
	if (it1 == v1.end()) cout << "Not Found" << endl;
	else cout << "Found" << endl;
}

int main(){
	test();

	system("pause");
	return 0;
}

运行效果：

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); _Pred为 函数或者谓词（返回bool类型的仿函数）。

#include <iostream>
#include <algorithm> 
#include <vector> 
#include <string>

using namespace std;

class Person{
public:
	string name;
	int age;
	Person(string name, int age){
		this->age = age;
		this->name = name;
	}
};

class Compare{
public:
	int operator()(int v){
		return v > 5;
	}
};

class _Compare{
public:
	bool operator()(const Person & p){
		if (p.age == 50) return true;
		else return false;
	}
};

void test(){
	vector<int>v;
	for (int i = 0; i < 10; i++) v.push_back(i);
	vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), Compare());
	if (it == v.end()) cout << "Not Found" << endl;
	else cout << "Position: " << (*it) << endl;

	Person p1("aa", 10);
	Person p2("bb", 20);
	Person p3("cc", 30);
	Person p4("dd", 40);
	Person p5("ee", 50);

	vector<Person>v1;
	v1.push_back(p1);
	v1.push_back(p2);
	v1.push_back(p3);
	v1.push_back(p4);
	v1.push_back(p5);

	Person p("dd", 40);
	vector<Person>::iterator it1 = find_if(v1.begin(), v1.end(), _Compare());
	if (it1 == v1.end()) cout << "Not Found" << endl;
	else cout << "Name: "<<(*it1).name<<" Age: "<<(*it1).age << endl;
}

int main(){
	test();

	system("pause");
	return 0;
}

运行效果：

3.adjacent_find

功能描述： 查找相邻重复元素。

函数原型：

• adjacent_find(iterator beg, iterator end); 函数返回相邻重复元素的第一个位置的迭代器。

#include <iostream>
#include <algorithm> 
#include <vector> 
#include <string>

using namespace std;

void test(){
	vector<int>v;
	v.push_back(0);
	v.push_back(1);
	v.push_back(0);
	v.push_back(2);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(3);
        
	vector<int>::iterator it = adjacent_find(v.begin(), v.end());
	if (it == v.end()) cout << "Not Found" << endl;
	else cout << "Element: " << (*it) << endl;
}

int main(){
	test();

	system("pause");
	return 0;
}

运行效果：

4.binary_search

功能描述： 查找指定元素是否存在（二分查找法）。

函数原型：

• bool binary_search(iterator beg, iterator end, value); 查找指定的元素，查到 返回true 否则false

注意: 在无序序列中不可用。

#include <iostream>
#include <algorithm> 
#include <vector> 

using namespace std;

void test(){
	vector<int>v;
	for (int i = 0; i < 10; i++) v.push_back(i);
	bool it = binary_search(v.begin(), v.end(),9);
	if (!it) cout << "Not Found" << endl;
	else cout << "Found" << endl;
	v.push_back(7);//需有序
	bool it1 = binary_search(v.begin(), v.end(), 9);
	if (!it1) cout << "Not Found" << endl;
	else cout << "Found" << endl;
        //无序时无法查找到
}

int main(){
	test();

	system("pause");
	return 0;
}

运行效果：

5.count

功能描述： 统计元素个数。

函数原型：

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

#include <iostream>
#include <algorithm> 
#include <vector> 
#include <string>

using namespace std;

class Person{
public:
	string name;
	int age;
	Person(string name, int age){
		this->age = age;
		this->name = name;
	}
	bool operator==(const Person& p){
		if (this->age == p.age) return true;
		else return false;
	}
};

void test(){
	vector<int>v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(10);
	v.push_back(10);
	int num = count(v.begin(), v.end(), 10);
	cout << "count: " << num << endl;

	Person p1("aa", 10);
	Person p2("bb", 20);
	Person p3("cc", 30);
	Person p4("dd", 40);
	Person p5("ee", 40);

	vector<Person>v1;
	v1.push_back(p1);
	v1.push_back(p2);
	v1.push_back(p3);
	v1.push_back(p4);
	v1.push_back(p5);

	Person p("dd", 40);//疑似只要其一成员数据相同即可
	num= count(v1.begin(), v1.end(),p);
        //统计自定义数据类型时候，需要配合重载"operator=="
	cout << "count: " << num << endl;
}

int main(){
	test();

	system("pause");
	return 0;
}

运行效果：

6.count_if

功能描述： 按条件统计元素个数。

按值统计用count，按条件统计用count_if

函数原型：

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

#include <iostream>
#include <algorithm> 
#include <vector> 
#include <string>

using namespace std;

class Person{
public:
	string name;
	int age;
	Person(string name, int age){
		this->age = age;
		this->name = name;
	}
};

class AgeCompare{
public:
	bool operator()(const Person& p){
		if (p.age>=20) return true;
		else return false;
	}
};

class Compare{
public:
	bool operator()(int v){
		return v > 20;
	}
};

void test(){
	vector<int>v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(20);
	v.push_back(20);
	int num = count_if(v.begin(), v.end(), Compare());
	cout << "count: " << num << endl;

	Person p1("aa", 10);
	Person p2("bb", 20);
	Person p3("cc", 30);
	Person p4("dd", 40);
	Person p5("ee", 40);

	vector<Person>v1;
	v1.push_back(p1);
	v1.push_back(p2);
	v1.push_back(p3);
	v1.push_back(p4);
	v1.push_back(p5);

	num = count_if(v1.begin(), v1.end(), AgeCompare());
	cout << "count: " << num << endl;
}

int main(){
	test();

	system("pause");
	return 0;
}

运行效果：

四、常用排序算法

1.sort

功能描述： 对容器内元素进行排序。

函数原型：

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

#include <iostream>
#include <algorithm> 
#include <vector> 
#include <string>

using namespace std;

void print(int v){
	cout << v << " ";
}

void test(){
	vector<int>v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(30);
	v.push_back(50);
	v.push_back(40);
	v.push_back(20);

	sort(v.begin(), v.end());
	for_each(v.begin(), v.end(), print);
	cout << endl;

	sort(v.begin(), v.end(),greater<int>());
	for_each(v.begin(), v.end(), print);
	cout << endl;
}

int main(){
	test();

	system("pause");
	return 0;
}

运行效果：

2.random_shuffle

功能描述： 洗牌 指定范围内的元素随机调整次序。

函数原型：

• random_shuffle(iterator beg, iterator end);

#include <iostream>
#include <algorithm> 
#include <vector> 
#include <string>
#include <ctime>

using namespace std;

void print(int v){
	cout << v << " ";
}

void test(){
	srand((unsigned int)time(NULL));
        //加随机数可以一直打乱
	vector<int>v;
	for (int i = 0; i < 10; i++) v.push_back(i);
	random_shuffle(v.begin(), v.end());
	for_each(v.begin(), v.end(), print);
	cout << endl;
}

int main(){
	test();

	system("pause");
	return 0;
}

运行效果：

3.merge

功能描述： 两个容器元素合并，并存储到另一容器中。

函数原型：

• merge(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest); dest为目标容器开始迭代器，两个容器必须是有序的。

#include <iostream>
#include <algorithm> 
#include <vector> 

using namespace std;

void print(int v){
	cout << v << " ";
}

void test(){
	vector<int>v;
	vector<int>v1;
	vector<int>v2;

	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		v.push_back(i);
		v1.push_back(i + 1);
	}

	v2.resize(v.size() + v1.size());
	merge(v.begin(), v.end(),v1.begin(),v1.end(),v2.begin());

	for_each(v2.begin(), v2.end(), print);
	cout << endl;
}

int main(){
	test();

	system("pause");
	return 0;
}

运行效果：

4.reverse

功能描述： 将容器内元素进行反转。

函数原型：

• reverse(iterator beg, iterator end);

#include <iostream>
#include <algorithm> 
#include <vector> 

using namespace std;

void print(int v){
	cout << v << " ";
}

void test(){
	vector<int>v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(50);
	v.push_back(40);
	v.push_back(30);
	v.push_back(20);

	cout << "previous: " << endl;
	for_each(v.begin(), v.end(), print);
	cout << endl;

	reverse(v.begin(), v.end());

	cout << "later:" << endl;
	for_each(v.begin(), v.end(), print);
	cout << endl;
}

int main(){
	test();

	system("pause");
	return 0;
}

运行效果：

五、常用拷贝和替换算法

1.copy

功能描述： 容器内指定范围的元素拷贝到另一容器中。

函数原型：

• copy(iterator beg, iterator end, iterator dest);

#include <iostream>
#include <algorithm> 
#include <vector> 

using namespace std;

void print(int v){
	cout << v << " ";
}

void test(){
	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 10; i++) v.push_back(i);
	for_each(v.begin(), v.end(), print);
	cout << endl;

	vector<int>v1;
	v1.resize(v.size());
	copy(v.begin(), v.end(), v1.begin());
	for_each(v1.begin(), v1.end(), print);
}

int main(){
	test();

	system("pause");
	return 0;
}

运行效果：

2.replace

功能描述： 将容器内指定范围的旧元素修改为新元素。

函数原型：

• replace(iterator beg, iterator end, oldvalue, newvalue);

#include <iostream>
#include <algorithm> 
#include <vector> 

using namespace std;

class Print{
public:
	void operator()(int v){
		cout << v << " ";
	}
};

void test(){
	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 10; i++) v.push_back(i);
	cout << "Previous: ";
	for_each(v.begin(), v.end(), Print());
	cout << endl;

	replace(v.begin(), v.end(), 2, 200);
	cout << "Later: ";
	for_each(v.begin(), v.end(), Print());
}

int main(){
	test();

	system("pause");
	return 0;
}

运行效果：

3.replace_if

功能描述: 区间内满足条件的元素，替换成指定元素。

函数原型：

• replace_if(iterator beg, iterator end, _pred, newvalue);

#include <iostream>
#include <algorithm> 
#include <vector> 

using namespace std;

class Print{
public:
	void operator()(int v){
		cout << v << " ";
	}
};

class Greater3{
public:
	int operator()(int v){
		return v >= 3;
	}
};

void test(){
	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 10; i++) v.push_back(i);
	cout << "Previous: ";
	for_each(v.begin(), v.end(), Print());
	cout << endl;

	replace_if(v.begin(), v.end(), Greater30(), 200);
	cout << "Later: ";
	for_each(v.begin(), v.end(), Print());
}

int main(){
	test();

	system("pause");
	return 0;
}

运行效果：

4.swap

功能描述： 互换两个容器的元素。

函数原型：

• swap(container c1, container c2);

#include <iostream>
#include <algorithm> 
#include <vector> 

using namespace std;

class Print{
public:
	void operator()(int v){
		cout << v << " ";
	}
};

void test(){
	vector<int> v;
	vector<int> v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		v.push_back(i);
		v1.push_back(i + 100);
	}

	cout << "Previous: "<<endl;
	for_each(v.begin(), v.end(), Print());
	cout << endl;
	for_each(v1.begin(), v1.end(), Print());
	cout << endl;

	swap(v, v1);
	cout << "Later: "<<endl;
	for_each(v.begin(), v.end(), Print());
	cout << endl;
	for_each(v1.begin(), v1.end(), Print());
}

int main(){
	test();

	system("pause");
	return 0;
}

六、常用算术生产算法

• 该算法使用时头文件注意是numeric

1.accumulate

功能描述： 计算区间内 容器元素累计总和。

函数原型：

• accumulate(iterator beg, iterator end, value);value为初始值，即容器里的所有元素加起来再加上value。

#include <iostream>
#include <numeric> 
#include <vector> 

using namespace std;

void test(){
	vector<int>v;
	for (int i = 0; i <= 100; i++) v.push_back(i);

	int total = accumulate(v.begin(), v.end(), 0);
	cout << "Total: " << total<<endl;
	total = accumulate(v.begin(), v.end(), 1000);
	cout << "Total: " << total;
}

int main(){
	test();

	system("pause");
	return 0;
}

2.fill

功能描述： 向容器中填充指定的元素。

函数原型：

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

void print(int v){
	cout << v << " ";
}

void test(){
	vector<int>v;
	v.resize(10);

	fill(v.begin(), v.end(), 20);
	for_each(v.begin(), v.end(), print);
}

int main(){
	test();

	system("pause");
	return 0;
}

运行效果：

七、常用集合算法

1.set_intersection

功能描述： 求两个容器的交集。

• 目标容器开辟空间需要从两个容器中取小值。
• set_intersection返回值既是交集中最后一个元素的位置。

函数原型：

• set_intersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest); 两个集合必须是有序序列

#include <iostream>
#include <algorithm> 
#include <vector> 

using namespace std;

void print(int v){
	cout << v << " ";
}

void test(){
	vector<int>v;
	vector<int>v1;
	vector<int>v2;
	for (int i = 0; i < 10; i++){
		v.push_back(i);
		v1.push_back(i + 5);
	}

	v2.resize(min(v1.size(), v.size()));
	vector<int>::iterator End = set_intersection(v.begin(), v.end(), v1.begin(), v1.end(), v2.begin());
	for_each(v2.begin(), End, print);
	//for_each(v2.begin(), v2.end(), print);
}

int main(){
	test();

	system("pause");
	return 0;
}

运行效果：

2.set_union

功能描述： 求两个集合的并集。

• 目标容器开辟空间需要两个容器相加。
• set_union返回值既是并集中最后一个元素的位置。

函数原型：

• set_union(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest); 两个集合必须是有序序列

#include <iostream>
#include <algorithm> 
#include <vector> 

using namespace std;

void print(int v){
	cout << v << " ";
}

void test(){
	vector<int>v;
	vector<int>v1;
	vector<int>v2;
	for (int i = 0; i < 10; i++){
		v.push_back(i);
		v1.push_back(i + 5);
	}

	v2.resize(v1.size()+v.size());
	vector<int>::iterator End = set_union(v.begin(), v.end(), v1.begin(), v1.end(), v2.begin());
	for_each(v2.begin(), End, print);
}

int main(){
	test();

	system("pause");
	return 0;
}

运行效果：

3.set_difference

功能描述： 求两个集合的差集。

• 目标容器开辟空间需要从两个容器取较大值。
• set_difference返回值既是差集中最后一个元素的位置。

函数原型：

• set_difference(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest); 两个集合必须是有序序列。

#include <iostream>
#include <algorithm> 
#include <vector> 

using namespace std;

void print(int v){
	cout << v << " ";
}

void test(){
	vector<int>v;
	vector<int>v1;
	vector<int>v2;
	for (int i = 0; i < 10; i++){
		v.push_back(i);
		v1.push_back(i + 5);
	}

	v2.resize(v1.size() + v.size());
	vector<int>::iterator End = set_difference(v.begin(), v.end(), v1.begin(), v1.end(), v2.begin());
	for_each(v2.begin(), End, print);
	cout << endl;
        
	End = set_difference(v1.begin(), v1.end(), v.begin(), v.end(), v2.begin());
	for_each(v2.begin(), End, print);
	cout << endl;
}

int main(){
	test();

	system("pause");
	return 0;
}

运行效果：