C++STL 常用算法

转自
http://www.cnblogs.com/BeyondAnyTime/archive/2012/05/27/2520532.html

一、非变异算法

    是一组不破坏操作数据的模板函数，用来对序列数据进行逐个处理、元素查找、子序列搜索、统计和匹配。非变异算法具有极为广泛的适用性，基本上可应用与各种容器。

1. 查找容器元素 - find
函数功能：
    它用于查找等于某值的元素。它在迭代器区间[first,last)(闭开区间)上查找等于value值的元素，如果迭代器i所指的元素满足*i=value，则返回迭代器i；未找到满足条件的元素，返回last。

函数原型：

#include <algorithm>
template <class InputIterator, class T>
 
InputIterator find (InputIterator first, InputIterator last, const T& val);

输入参数：
    first, last
        输入查询序列的开始和结束位置，注意：这两个参数为迭代器。
    val
　　    要查询的值

返回值：
    返回查询结果的迭代器


实例：

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
using namespace std;

void main()

{
    //为vecIntegers添加数据
    vector<int> vecIntegers;
    for (int nNum=0; nNum<10;++nNum)
    {
        vecIntegers.push_back(nNum);
    }

    //打印数据
    vector<int>::const_iterator iElementLocator;
    for (iElementLocator=vecIntegers.begin(); iElementLocator != vecIntegers.end(); ++iElementLocator)
    {
        cout << *iElementLocator << ' ';
    }
    cout << endl;

    /*****************关键代码******************************/
    //查找数字 3
    //注意：返回值为迭代器
    vector<int>::iterator iElementFound;
    iElementFound = find(vecIntegers.begin(), vecIntegers.end(), 3);
    if (iElementFound != vecIntegers.end()) //如果找到结果
    {
        cout << *iElementFound << endl; 
    }
    else
    {
        cout << "没有找到结果！" << endl;
    }
    /****************************************************/

}

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
3
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2. 条件查找容器元素 - find_if
    利用返回布尔值的谓词判断pred，检查迭代器区间[first,last)(闭开区间)上的每一个元素，如果迭代器i满足pred（*i）＝true，表示找到元素并返回迭代值i（找到的第一个符合条件的元素）；未找到元素，返回末位置last。

   

函数原型：find_if(v.begin(),v.end(),divby5);

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
using namespace std;

bool divby5(int x)
{
    return x%5 ? 0:1;
}

void main()
{
    vector<int> v(20);
    for (int i = 0; i < v.size(); i++)
    {
        v[i] = (i+1)*(i+3);
        cout << v[i] << ' ';
    }

    cout << endl;

    vector<int>::iterator ilocation;
    ilocation = find_if(v.begin(),v.end(),divby5);
    if(ilocation != v.end())
    {
        cout << "找到第一个能被5整除的元素：" << *ilocation << endl
             << "元素的索引位置是： " << ilocation-v.begin() << endl;
    }
}

3 8 15 24 35 48 63 80 99 120 143 168 195 224 255 288 323 360 399 440
找到第一个能被5整除的元素：15
元素的索引位置是：2
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3. 统计等于某值的容器元素个数 - count
函数原型：

template<class InputIterator, class T> 
inline 
size_t count(
      InputIterator First,
      InputIterator Last,
      const T& Value
   )

#include <iostream>  
#include <algorithm>  
#include <functional>  
#include <string>  
#include <vector>  
  
void main()
{
    using namespace std;  
    const int VECTOR_SIZE = 8 ;

    // Define a template class vector of strings
    typedef vector<string > StringVector ;

    //Define an iterator for template class vector of strings
    typedef StringVector::iterator StringVectorIt ;

    StringVector NamesVect(VECTOR_SIZE) ;   //vector containing names

    string value("Sea") ;  // stores the value used
    // to count matching elements

    StringVectorIt start, end, it ;

    ptrdiff_t result = 0 ;   // stores count of elements
    // that match value.

    // Initialize vector NamesVect
    NamesVect[0] = "She" ;
    NamesVect[1] = "Sells" ;
    NamesVect[2] = "Sea" ;
    NamesVect[3] = "Shells" ;
    NamesVect[4] = "by" ;
    NamesVect[5] = "the" ;
    NamesVect[6] = "Sea" ;
    NamesVect[7] = "Shore" ;

    start = NamesVect.begin() ;   // location of first  
    // element of NamesVect  

    end = NamesVect.end() ;       // one past the location  
    // last element of NamesVect  

    // print content of NamesVect
    cout << "NamesVect { " ;  
    for(it = start; it != end; it++)
    {
        cout << *it << " " ;
    }
    cout << " }\n" << endl ;

    // Count the number of elements in the range [first, last +1)  
    // that match value.  
    result = count(start, end, value) ;  

    // print the count of elements that match value  
    cout << "Number of elements that match \"Sea\" = "  
        << result << endl  ; 
} 

NamesVect {She Sells Sea Shells by the Sea Shore}
Number of elements that match "Sea" = 2 
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4. 条件统计 - count_if
   

count_if（l.begin（），l.end()，pred）

    谓词pred含义同find_if中的谓词。例子可以参考例2.

函数原型：

template<class _InIt, class _Pr>
inline
typename iterator_traits<_InIt>::difference_type
     count_if(_InIt _First, _InIt _Last, _Pr _Pred);

示例：

#include <iostream>  
#include <algorithm>  
#include <functional>  
#include <string>  
#include <vector>  
  
using namespace std; 
// Return true if string str starts with letter 'S'  
int MatchFirstChar( const string& str)  
{  
    string s("S") ;  
    return s == str.substr(0,1) ;  
}  

void main()
{  
    const int VECTOR_SIZE = 8 ;

    // Define a template class vector of strings
    typedef vector<string > StringVector ;

    //Define an iterator for template class vector of strings
    typedef StringVector::iterator StringVectorIt ;

    StringVector NamesVect(VECTOR_SIZE) ;   //vector containing names

    StringVectorIt start, end, it ;

    ptrdiff_t result = 0 ;   // stores count of elements
    // that match value.  

    // Initialize vector NamesVect  
    NamesVect[0] = "She" ;  
    NamesVect[1] = "Sells" ;  
    NamesVect[2] = "Sea" ;  
    NamesVect[3] = "Shells" ;  
    NamesVect[4] = "by" ;  
    NamesVect[5] = "the" ;  
    NamesVect[6] = "Sea" ;  
    NamesVect[7] = "Shore" ;  

    start = NamesVect.begin() ;   // location of first  
    // element of NamesVect  

    end = NamesVect.end() ;       // one past the location  
    // last element of NamesVect  

    // print content of NamesVect  
    cout << "NamesVect { " ;  
    for(it = start; it != end; it++)  
        cout << *it << " " ;  
    cout << " }\n" << endl ;  

    // Count the number of elements in the range [first, last +1)  
    // that start with letter 'S'  
    result = count_if(start, end, MatchFirstChar) ;  

    // print the count of elements that start with letter 'S'  
    cout << "Number of elements that start with letter \"S\" = "  
        << result << endl  ;  
} 

NamesVect {She Sells Sea Shells by the Sea Shore}
Number of elements that start with letter  "S" = 6 
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5. 子序列搜索 - search
    search算法函数在一个序列中搜索与另一序列匹配的子序列。参数分别为一个序列的开始位置，结束位置和另一个序列的开始，结束位置。

函数原型：search(v1.begin(),v1.end(),v2.begin(),v2.end());

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
using namespace std;

void main()
{
    vector<int> v1;
    cout << "v1:";

    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        v1.push_back(i+5);

        //注意：v1定义时没有给定大小，因此这里不能直接使用赋值语句。
        cout<<v1[i]<<' ';
    }

    cout << endl;

    vector<int> v2;
    cout << "v2:";
    for (int i = 0; i < 2; i++)
    {
        v2.push_back(i+7);
        cout << v2[i] << ' ';
    }
    cout << endl;

    vector<int>::iterator ilocation;

    ilocation = search(v1.begin(),v1.end(),v2.begin(),v2.end());
    if (ilocation != v1.end())
    {
        cout << "v2的元素包含在v1中，起始元素为" << "v1[" << ilocation-v1.begin() << ']' << endl;
    }
    else
    {
        cout << "v2的元素不包含在v1中" << endl;
    }
}

v1: 5 6 7 8 9 
v2: 7 8
v2的元素包含在v1中，起始元素为v1[2]

6重复元素子序列搜索search_n

    search_n算法函数搜索序列中是否有一系列元素值均为某个给定值的子序列。

函数原型：search_n(v.begin(),v.end(),3,8)，

    在v中找到3个连续的元素8

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
using namespace std;

void main()
{
    vector<int> v;
    v.push_back(1);
    v.push_back(8);
    v.push_back(8);
    v.push_back(8);
    v.push_back(6);
    v.push_back(6);
    v.push_back(8);

    vector<int>::iterator i;
    i = search_n(v.begin(),v.end(),3,8);
    if (i != v.end())
    {
        cout<<"在v中找到3个连续的元素8"<<endl;
    }
    else
    {
        cout<<"在v中未找到3个连续的元素8"<<endl;
    }
}

在v中找到3个连续的元素8

7最后一个子序列搜索find_end

   函数原型find_end(v1.begin(),v1.end(),v2.begin(),v2.end());

    在V1中要求的位置查找V2中要求的序列。

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
using namespace std;

void main()
{
    vector<int> v1;
    v1.push_back(-5);
    v1.push_back(1);
    v1.push_back(2);
    v1.push_back(-6);
    v1.push_back(-8);
    v1.push_back(1);
    v1.push_back(2);
    v1.push_back(-11);

    vector<int> v2;
    v2.push_back(1);
    v2.push_back(2);

    vector<int>::iterator i;
    i = find_end(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end());
    if (i != v1.end())
    {
        cout << "v1中找到最后一个匹配v2的子序列，位置在" << "v1[" << i-v1.begin() << "]" << endl;
    }
}

"v1中找到最后一个匹配v2的子序列，位置在v1[5]

二、变异算法

    是一组能够修改容器元素数据的模板函数。copy(v.begin(),v.end(),l.begin());将v中的元素复制到l中。

1元素复制copy

#include <vector>

#include <list>

#include <algorithm>

#include <iostream>

using namespace std;

 

void main()

{

vector<int> v;

v.push_back(1);

v.push_back(3);

v.push_back(5);

 

list<int> l;

l.push_back(2);

l.push_back(4);

l.push_back(6);

l.push_back(8);

l.push_back(10);

copy(v.begin(),v.end(),l.begin());

list<int>::iterator i;

for(i=l.begin();i!=l.end();i++)

cout<<*i<<' ';

cout<<endl;

}

2元素变换transform改变

   

函数原型：transform(v.begin(),v.end(),l.begin(),square);

    也是复制，但是要按某种方案复制。

#include <vector>

#include <list>

#include <algorithm>

#include <iostream>

using namespace std;

 

int square(int x)

{

return x*x;

}

void main()

{

vector<int> v;

v.push_back(5);

v.push_back(15);

v.push_back(25);

list<int> l(3);

transform(v.begin(),v.end(),l.begin(),square);

list<int>::iterator i;

for(i=l.begin();i!=l.end();i++)

cout<<*i<<' ';

cout<<endl;

}

3替换replace

    replace算法将指定元素值替换为新值。

#include <vector>

#include <algorithm>

#include <iostream>

using namespace std;

 

void main()

{

vector<int> v;

v.push_back(13);

v.push_back(25);

v.push_back(27);

v.push_back(25);

v.push_back(29);

replace(v.begin(),v.end(),25,100);

vector<int>::iterator i;

for(i=v.begin();i!=v.end();i++)

cout<<*i<<' ';

cout<<endl;

}

13 100 27 100 29

4条件替换replace_if

函数原型：replace_if(v.begin(),v.end(),odd,100);

#include <vector>

#include <algorithm>

#include <iostream>

using namespace std;

 

bool odd(int x)

{

return x%2;

}

void main()

{

vector<int> v;

for(int i=1;i<10;i++)

v.push_back(i);

replace_if(v.begin(),v.end(),odd,100);

vector<int>::iterator ilocation;

for(ilocation=v.begin();ilocation!=v.end();ilocation++)

cout<<*ilocation<<' ';

cout<<endl;

}

5n次填充fill_n

函数原型fill_n(v.begin(),5,-1)；向从v.begin开始的后面5个位置跳入-1

#include <vector>

#include <algorithm>

#include <iostream>

using namespace std;

void main()

{

vector<int> v(10);

fill_n(v.begin(),5,-1);

vector<int>::iterator ilocation;

for(ilocation=v.begin();ilocation!=v.end();ilocation++)

cout<<*ilocation<<' ';

cout<<endl;

}

输出结果：-1 -1 -1 -1 -1 0 0 0 0 0

6随机生成n个元素generate

函数原型：generate_n(v.begin(),5,rand);向从v.begin开始的后面5个位置随机填写数据。



#include <vector>

#include <algorithm>

#include <iostream>

using namespace std;

void main()

{

vector<int> v(10);

generate_n(v.begin(),5,rand);

vector<int>::iterator ilocation;

for(ilocation=v.begin();ilocation!=v.end();ilocation++)

cout<<*ilocation<<' ';

cout<<endl;

}



7条件移除remove_if

返回值相当于移除满足条件的元素后形成的新向量的end（）值。

函数原型：remove_if(v.begin(),v.end(),even);



#include <vector>

#include <algorithm>

#include <iostream>

using namespace std;



bool even(int x)

{

return x%2?0:1;

}

void main()

{

vector<int> v;

for(int i=1;i<=10;i++)

v.push_back(i);

vector<int>::iterator ilocation,result;

cout<<"移除前：";

for(ilocation=v.begin();ilocation!=v.end();ilocation++)

cout<<*ilocation<<' ';

cout<<endl;

result=remove_if(v.begin(),v.end(),even);

cout<<"移除后：";

for(ilocation=v.begin();ilocation!=result;ilocation++)

cout<<*ilocation<<' ';

cout<<endl;

}



8剔除连续重复元素unique

函数原型：unique(v.begin(),v.end());

#include <vector>

#include <algorithm>

#include <iostream>

using namespace std;



void main()

{

vector<int> v;

v.push_back(2);

v.push_back(6);

v.push_back(6);

v.push_back(6);

v.push_back(9);

v.push_back(6);

v.push_back(3);

vector<int>::iterator ilocation,result;

result=unique(v.begin(),v.end());

for(ilocation=v.begin();ilocation!=result;ilocation++)

cout<<*ilocation<<' ';

cout<<endl;

}

输出结果：2 6 9 6 3

三、排序算法

1、创建堆make_heap

2、元素入堆push_heap（默认插入最后一个元素）

3、元素出堆pop_heap（与push_heap一样，pop_heap必须对堆操作才有意义）

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
using namespace std;

void main()
{
    vector<int> v;
    v.push_back(5);
    v.push_back(6);
    v.push_back(4);
    v.push_back(8);
    v.push_back(2);
    v.push_back(3);
    v.push_back(7);
    v.push_back(1);
    v.push_back(9);

    make_heap(v.begin(), v.end());
    v.push_back(20);
    push_heap(v.begin(), v.end());

    vector<int>::iterator ilocation;
    for(ilocation = v.begin(); ilocation != v.end(); ilocation++)
    {
        cout << *ilocation << ' ';
    }

    cout << endl;

    pop_heap(v.begin(), v.end());
    for (ilocation = v.begin(); ilocation != v.end(); ilocation++)
    {
        cout << *ilocation << ' ';
    }

    cout << endl;
}

20 9 7 6 8 3 4 1 5 2
9 8 7 6 2 3 4 1 5 20

4. 堆排序 - sort_heap

使用：

make_heap(v.begin(),v.end());
sort_heap(v.begin(),v.end());

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
using namespace std;

void main()
{
    vector<int> v;
    v.push_back(3);
    v.push_back(9);
    v.push_back(6);
    v.push_back(3);
    v.push_back(17);
    v.push_back(20);
    v.push_back(12);

    vector<int>::iterator ilocation;
    for (ilocation = v.begin(); ilocation != v.end(); ilocation++)
    {
        cout << *ilocation << ' ';
    }

    cout << endl;

    make_heap(v.begin(),v.end());
    sort_heap(v.begin(),v.end());

    for (ilocation = v.begin(); ilocation != v.end(); ilocation++)
    {
        cout << *ilocation << ' ';
    }

    cout << endl;
}

3 9 6 3 17 20 12
3 3 6 9 12 17 20

5. 排序 - sort
    sort详细解释参考link http://www.cppblog.com/mzty/archive/2005/12/15/1770.html

函数说明：
    这个函数可以传两个参数或三个参数。第一个参数是要排序的区间首地址，第二个参数是区间   尾地址的下一地址。也就是说，排序的区间是[a,b)。简单来说，有一个数组int a[100]，要对从a[0]到a[99]的元素进行排序，只要写sort(a,a+100)就行了，默认的排序方式是升序。

函数原型：

template<class RanIt>
       void sort(RanIt fist, RanIt last);
template<class RanIt, class Pred>
       void sort(RanIt fist, RanIt last, Pred pr);

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
using namespace std;

void main()
{
    vector<int> v;
    v.push_back(2);
    v.push_back(8);
    v.push_back(-15);
    v.push_back(90);
    v.push_back(26);
    v.push_back(7);
    v.push_back(23);
    v.push_back(30);
    v.push_back(-27);
    v.push_back(39);
    v.push_back(55);

    vector<int>::iterator ilocation;
    for (ilocation = v.begin(); ilocation != v.end(); ilocation++)
    {
        cout << *ilocation << ' ';
    }

    cout << endl;

    sort(v.begin(), v.end());//比较函数默认
    for (ilocation = v.begin(); ilocation != v.end(); ilocation++)
    {
        cout << *ilocation << ' ';
    }

    cout << endl;
}

2 8 -15 90 26 7 23 30 -27 39 55
-27 -15 2 7 8 23 26 30 39 55 90