C++提高编程（二）

本文章是本人黑马程序员 C++| 匠心之作 从0到1入门学编程的学习笔记

前置文章：

3.9 map / multimap 容器

3.9.1 map 基本概念

简介：

  • map中所有元素都是pair
  • pair中第一个元素为key（键值），起到索引作用，第二个元素为value（实值）
  • 所有元素都会根据元素的键值自动排序

本质：

  • map/multimap属于关联式容器，底层结构是用二叉树实现

优点：

  • 可以根据key值快速找到value值

map和multimap区别：

  • map不允许有重复key值元素
  • multimap允许容器中有重复key值

3.9.2 map 构造和赋值

函数原型：

构造：

  • map<T1, T2> mp; //map默认构造函数
  • map(const map &mp); //拷贝构造函数

赋值：

  • map &operator=(const map &mp) //重载等号操作符

示例：

#include <iostream>
#include <map>

using namespace std;

template<typename Key, typename Value>
ostream &operator<<(ostream &cout, map<Key, Value> &m) {
  for (typename map<Key, Value>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); ++it) {
    cout << "键值：" << it->first << "，实值：" << it->second << (it == --m.end() ? " " : " | ");
  }
  return cout;
}

void test01() {
  //map<T1, T2> mp;               //map默认构造函数
  map<int, int> m1;
  m1.insert(pair<int, int>(3, 30));
  m1.insert(pair<int, int>(2, 20));
  m1.insert(pair<int, int>(4, 40));
  m1.insert(pair<int, int>(1, 10));
  cout << "-=-=-=-m1-=-=-=-\n" << m1 << endl;
  //map(const map &mp);           //拷贝构造函数
  map<int, int> m2(m1);
  cout << "-=-=-=-m2-=-=-=-\n" << m2 << endl;
  //map &operator=(const map &mp) //重载等号操作符
  map<int, int> m3;
  m3 = m1;
  cout << "-=-=-=-m3-=-=-=-\n" << m3 << endl;
}

int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

总结：map中所有元素都是成对出现，插入数据时要使用对组pair

3.9.3 map 大小和交换

函数原型：

  • size(); //返回容器中元素的数目
  • empty(); //判断容器是否为空
  • swap(mp); //交换两个map容器

示例：

#include <iostream>
#include <map>

using namespace std;

template<typename Key, typename Value>
ostream &operator<<(ostream &cout, map<Key, Value> &m) {
  for (auto it = m.begin(); it != m.end(); ++it) {
    cout << "键值：" << it->first << "，实值：" << it->second << (it == --m.end() ? " " : " | ");
  }
  return cout;
}

void test01() {
  map<int, int> m1;
  for (int i = 1; i < 6; ++i) { m1.insert(pair<int, int>(i, i * 10)); }
  map<int, int> m2;
  cout << "-=-=-=-m1-=-=-=-\n" << m1 << endl;
  cout << "-=-=-=-m2-=-=-=-\n" << m2 << endl;
  //size();       //返回容器中元素的数目
  cout << "m1.size() = " << m1.size() << endl;
  cout << "m2.size() = " << m2.size() << endl;
  //empty();      //判断容器是否为空
  cout << "m1.empty() = " << m1.empty() << endl;
  cout << "m2.empty() = " << m2.empty() << endl;
}

void test02() {
  //swap(mp);     //交换两个map容器
  map<int, int> m1;
  map<int, int> m2;
  for (int i = 1; i < 6; ++i) { m1.insert(pair<int, int>(i, i * 10)); }
  for (int i = 6; i < 11; ++i) { m2.insert(pair<int, int>(i, i * 10)); }
  cout << "交换前：" << endl;
  cout << "-=-=-=-m1-=-=-=-\n" << m1 << endl;
  cout << "-=-=-=-m2-=-=-=-\n" << m2 << endl;
  m1.swap(m2);
  cout << "交换后：" << endl;
  cout << "-=-=-=-m1-=-=-=-\n" << m1 << endl;
  cout << "-=-=-=-m2-=-=-=-\n" << m2 << endl;
}

int main() {
  test01();
  test02();
  system("pause");
  return 0;
}

3.9.4 map 插入和删除

函数原型：

  • insert(elem); //在容器中插入元素
  • clear(); //清除所有元素
  • erase(pos); //删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器
  • erase(beg, end); //删除区间 [beg, end) 的所有元素，返回下一个元素的迭代器
  • erase(key); //删除容器中值为elem的元素

示例：

#include <iostream>
#include <map>

using namespace std;

template<typename Key, typename Value>
ostream &operator<<(ostream &cout, map<Key, Value> &m) {
  for (auto it = m.begin(); it != m.end(); ++it) {
    cout << "键值：" << it->first << "，实值：" << it->second << (it == --m.end() ? " " : " | ");
  }
  return cout;
}

void test01() {
  map<int, int> m;
  //insert(elem);     //在容器中插入元素
  m.insert(pair<int, int>(1, 10));
  m.insert(make_pair(2, 20));
  m.insert(map<int, int>::value_type(3, 30));
  m[4] = 40;
  //[]不建议插入，可以利用key访问value
  //cout << m[4] << endl;
  cout << "-=-=-=-m-=-=-=-\n" << m << endl;
  //erase(pos);       //删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器
  m.erase(m.begin());
  cout << "-=-=-=-m-=-=-=-\n" << m << endl;
  //erase(beg, end);  //删除区间[beg, end)的所有元素，返回下一个元素的迭代器
  m.erase(++m.begin(), --m.end());
  cout << "-=-=-=-m-=-=-=-\n" << m << endl;
  //erase(key);       //删除容器中值为elem的元素
  m.erase(2);
  cout << "-=-=-=-m-=-=-=-\n" << m << endl;
  //clear();          //清除所有元素
  m.clear();
  cout << "-=-=-=-m-=-=-=-\n" << m << endl;
}

int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

3.9.5 map 查找和统计

函数原型：

  • find(key); //查找key是否存在：若存在，返回该键的元素迭代器；若不存在，返回set.end();
  • count(key); //统计key的元素个数

示例：

#include <iostream>
#include <map>

using namespace std;

template<typename Key, typename Value>
ostream &operator<<(ostream &cout, map<Key, Value> &m) {
  for (auto it = m.begin(); it != m.end(); ++it) {
    cout << "键值：" << it->first << "，实值：" << it->second << (it == --m.end() ? " " : " | ");
  }
  return cout;
}

void test01() {
  map<int, int> m;
  for (int i = 1; i < 11; ++i) { m.insert(pair<int, int>(i, i * 10)); }
  cout << "-=-=-=-m-=-=-=-\n" << m << endl;
  map<int, int>::iterator pos = m.find(3);
  //map<int, int>::iterator pos = m.find(100);
  if (pos != m.end()) { cout << "查找到了元素，key = " << pos->first << ", value = " << pos->second << endl; }
  else { cout << "未查找到元素！" << endl; }

  //map<int, int>::size_type num = m.count(10);
  int num = m.count(10);
  //map不允许插入重复的值，count统计结果要么是0，要么是1
  cout << "m.count(10) = " << num << endl;
  //multimap的统计可能大于1
}

int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

总结：

  • 查找 --- find() //返回的是迭代器
  • 统计 --- count()

3.9.6 容器排序

主要技术点：

  • 利用仿函数，可以改变排序规则

示例：

#include <iostream>
#include <map>

using namespace std;

//改变排序规则
class MyCompare {
  public:
  bool operator()(const int v1,const  int v2) { return v1 > v2; }
};

template<typename Key, typename Value>
ostream &operator<<(ostream &cout, map<Key, Value> &m) {
  for (auto it = m.begin(); it != m.end(); ++it)
    cout << "键值：" << it->first << "，实值：" << it->second << (it == --m.end() ? " " : " | ");
  return cout;
}
template<typename Key, typename Value>
ostream &operator<<(ostream &cout, map<Key, Value, MyCompare> &m) {
  for (auto it = m.begin(); it != m.end(); ++it)
    cout << "键值：" << it->first << "，实值：" << it->second << (it == --m.end() ? " " : " | ");
  return cout;
}

void test01() {
  map<int, int> m1;
  for (int i = 1; i < 11; ++i) { m1.insert(pair<int, int>(i, i * 10)); }
  cout << "-=-=-=-m1-=-=-=-\n" << m1 << endl;
  map<int,int, MyCompare> m2;
  m2.insert(make_pair(1, 10));
  for (int i = 1; i < 11; ++i) { m2.insert(make_pair(i, i * 10)); }
  cout << "-=-=-=-m2-=-=-=-\n" << m2 << endl;
}

int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

总结：

  • 利用仿函数可以指定map容器的排序规则
  • 对于自定义数据类型，map必须要指定排序规则，同set容器

3.10 案例 - 员工分组

3.10.1 案例描述

  • 公司今天招聘了10个员工（ABCDEFGHI），10名员工进入公司之后，需要指派员工在那个部门工作
  • 员工信息：:姓名、工资组成；部门分为：策划、美术、研发
  • 随机给10名员工分配部门和工资
  • 通过multimap进行信息的插入key（部门编号） 和value（员工）
  • 分部门显示员工信息

3.10.2 实现步骤

  1. 创建10名员工，放到vector中
  2. 遍历vector容器，取出每个员工，进行随机分组
  3. 分组后，将员工部门编号作为key，具体员工作为value，放入到multimap容器中
  4. 分部门显示员工信息

案例代码：

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

#define PLANNING 0
#define ART 1
#define RESEARCH 2

using namespace std;

class Worker {
  public:
  string m_Name;
  double m_Salary;
};

void createWorker(vector<Worker> &v) {
  string nameSeed = "ABCDEFGHIJ";
  for (int i = 0; i < 10; ++i) {
    Worker worker;
    worker.m_Name = "员工 ";
    worker.m_Name += nameSeed[i];
    worker.m_Salary = rand() % 10001 + 10000;

    //将员工放入容器
    v.push_back(worker);
  }
}

void setDept(vector<Worker> &v, multimap<int, Worker> &m) {
  for (vector<Worker>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it) {
    //随机部门编号
    int deptId = rand() % 3;
    //将员工插入数组
    m.insert(make_pair(deptId, *it));
  }
}

void showWorkerByGroup(multimap<int, Worker> &m) {
  cout << "策划部门：" << endl;
  multimap<int, Worker>::iterator pos = m.find(PLANNING); //策划部门起始位置
  int count = m.count(PLANNING);  //策划部门人数
  for (int index = 0; pos != m.end() && index < count; ++pos, ++index) {
    cout << " - 姓名：" << pos->second.m_Name << "\t工资：" << pos->second.m_Salary << endl;
  }

  cout << "美术部门：" << endl;
  pos = m.find(ART);     //美术部门起始位置
  count = m.count(ART);  //美术部门人数
  for (int index = 0; pos != m.end() && index < count; ++pos, ++index) {
    cout << " - 姓名：" << pos->second.m_Name << "\t工资：" << pos->second.m_Salary << endl;
  }

  cout << "研发部门：" << endl;
  pos = m.find(RESEARCH);     //研发部门起始位置
  count = m.count(RESEARCH);  //研发部门人数
  for (int index = 0; pos != m.end() && index < count; ++pos, ++index) {
    cout << " - 姓名：" << pos->second.m_Name << "\t工资：" << pos->second.m_Salary << endl;
  }
}

int main() {
  srand((unsigned int)time(NULL));
  //创建员工
  vector<Worker> vWorkers;
  createWorker(vWorkers);
  //员工分组
  multimap<int, Worker> mWorker;
  setDept(vWorkers, mWorker);
  //分组显示员工
  showWorkerByGroup(mWorker);

  system("pause");
  return 0;
}

4 STL - 函数对象

4.1 函数对象

4.1.1 函数对象概念

概念：

  • 重载函数调用操作符的类，其对象常常称作函数对象
  • 函数对象使用重载的()时，行为类似函数调用，因此也叫仿函数

本质：

  • 函数对象是一个类，不是一个函数

4.1.2 函数对象的调用

特点：

  • 函数对象在使用时，可以像普通函数那样调用，可以有参数，可以有返回值
  • 函数对象超出普通函数的概念，函数对象可以有自己的状态
  • 函数对象可以作为参数传递

示例：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class MyAdd {
  public:
  int operator()(int v1, int v2) { return v1 + v2; }
};

class MyPrint {
  public:
  MyPrint() { this->count = 0; }

  void operator()(const string &mString) {
    cout << mString << endl;
    this->count++;
  }

  int count = 0;
};

//函数对象可以作为参数传递
void doPrint(MyPrint &mp, string mString) {
  mp(mString);
}

void test01() {
  MyAdd myAdd;
  //函数对象在使用时，可以像普通函数那样调用，可以有参数，可以有返回值
  cout << myAdd(10, 10) << endl;

  MyPrint myPrint;
  myPrint("Hello world");
  myPrint("Hello world");
  myPrint("Hello world");
  myPrint("Hello world");
  myPrint("Hello world");
  //函数对象超出普通函数的概念，函数对象可以有自己的状态
  cout << "myPrint调用了" << myPrint.count << "次" << endl;

  //函数对象可以作为参数传递
  doPrint(myPrint, "Hello C++");
}

int main() {
  test01();

  system("pause");
  return 0;
}

4.2 谓词

4.2.1 谓词概念

概念：

  • 返回bool类型的仿函数称为谓词
  • 如果operator()接受一个参数，那么叫做一元谓词
  • 如果operator()接受两个参数，那么叫做二元谓词

4.2.2 一元谓词

示例：

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

using namespace std;

class MoreThanFive {
  public:
  bool operator()(int val) { return val > 5; }
};

void test01() {
  vector<int> v;
  v.reserve(10);
  for (int i = 0; i < 10; ++i) { v.push_back(i + 1); }

  //查找容器中大于5的数字
  vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), MoreThanFive());    //MoreThanFive()是一个匿名对象
  if (it == v.end()) { cout << "未找到大于5的数字"; }
  else { cout << "找到了大于5的数字为" << *it << endl; }
}

int main() {
  test01();

  system("pause");
  return 0;
}

4.2.3 二元谓词

示例：

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

using namespace std;

class MySort {
  public:
  bool operator()(int val1, int val2) { return val1 > val2; }
};

ostream &operator<<(ostream &cout, const vector<int> &v) {
  for (vector<int>::const_iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it) {
    cout << *it << (it == --v.end() ? "" : ", ");
  }
  return cout;
}

void test01() {
  vector<int> v;
  v.reserve(10);
  for (int i = 0; i < 10; ++i) { v.push_back(i + 1); }

  cout << "v: " << v << endl;
  sort(v.begin(), v.end(), MySort());
  cout << "v: " << v << endl;
}

int main() {
  test01();

  system("pause");
  return 0;
}

4.3 内建函数对象

4.3.1 内建函数对象意义

概念：

  • STL内建了一些函数对象

分类：

  • 算术仿函数
  • 关系仿函数
  • 逻辑仿函数

用法：

  • 这些仿函数所产生的对象，用法和一般函数完全相同
  • 使用内建函数对象，需要引入头文件＃include <functional>

4.3.2 算术仿函数

功能描述：

  • 实现四则运算
  • 其中negate是一元运算，其它都是二元

仿函数原型：

  • template<class T> T plus<T> //加法仿函数
  • template<class T> T minus<T> //减法仿函数
  • template<class T> T multiplies<T> //乘法仿函数
  • template<class T> T divides<T> //除法仿函数
  • template<class T> T modulus<T> //取模仿函数
  • template<class T> T negate<T> //取反仿函数

示例：

#include <iostream>
#include <functional>

using namespace std;

void test01() {
  int a = 5, b = 17;
  //template<class T> T plus<T>           //加法仿函数
  plus<int> plus;
  cout << plus(a, b) << endl;
  //template<class T> T minus<T>          //减法仿函数
  minus<int> minus;
  cout << minus(a, b) << endl;
  //template<class T> T multiplies<T>     //乘法仿函数
  multiplies<int> multiplies;
  cout << multiplies(a, b) << endl;
  //template<class T> T divides<T>        //除法仿函数
  divides<int> divides;
  cout << divides(b, a) << endl;
  //template<class T> T modulus<T>        //取模仿函数
  modulus<int> modulus;
  cout << modulus(b, a) << endl;
  //template<class T> T negate<T>         //取反仿函数
  negate<int> negate;
  cout << negate(a) << endl;
}

int main() {
  test01();

  system("pause");
  return 0;
}

4.3.3 关系仿函数

功能描述：

  • 实现关系对比

仿函数原型：

  • template<class T> bool equal_to<T> //等于
  • template<class T> bool not_equal_to<T> //不等于
  • template<class T> bool greater<T> //大于
  • template<class T> bool greater_equal<T> //大于等于
  • template<class T> bool less<T> //小于
  • template<class T> bool less_equal<T> //小于等于

示例：

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

using namespace std;

class MyCompare {
  bool operator()(int v1, int v2) { return v1 > v2; }
};

ostream &operator<<(ostream &cout, const vector<int> &v) {
  for (auto it :v) { cout << it << (it == *(--v.end()) ? "" : ", "); }
  return cout;
}

void test01() {
  vector<int> v;
  v.reserve(10);
  for (int i = 0; i < 10; ++i) { v.push_back(i + 1); }
  cout << v << endl;
  //template<class T> bool greater<T>         //大于
  sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());
  //sort(v.begin(), v.end(), MyCompare());
  cout << v << endl;
}

int main() {
  test01();

  system("pause");
  return 0;
}

总结：关系仿函数中最常用的就是greater<>大于

4.3.4 逻辑仿函数

函数原型：

  • template<class T> bool logical_and<T> //逻辑与
  • template<class T> bool logical_or<T> //逻辑或
  • template<class T> bool logical_nor<T> //逻辑非
#include <iostream>
#include <vector>
#include <functional>
#include <algorithm>

using namespace std;

ostream &operator<<(ostream &cout, const vector<bool> &v) {
  for (auto it :v) { cout << it << " "; }
  return cout;
}

void test01() {
  vector<bool> v1;
  v1.reserve(10);
  for (int i = 0; i < 10; ++i) {
    v1.push_back(rand() % 2 != 0);
  }
  cout << "v1: " << v1 << endl;

  vector<bool> v2;
  v2.resize(v1.size());
  //template<class T> bool logical_nor<T>     //逻辑非
  transform(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), logical_not<bool>());
  cout << "v2: " << v2 << endl;
}

int main() {
  test01();

  system("pause");
  return 0;
}

总结：逻辑仿函数实际运用较少，了解即可

5 STL - 常用算法

概述：

  • 算法主要是由头文件<algorithm>、<functional>和<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
  • <numeric>体积很小，只包括几个在序列上上面进行简单数学比较的函数模板
  • <functional>定义了一些模板类，用以声明函数对象

5.1 常用遍历算法

算法简介：

  • for_each //遍历容器
  • transform //搬运容器到另一个容器中

5.1.1 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 函数或函数对象

示例：

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

using namespace std;

//普通函数
void myPrint01(int val) { cout << val << " "; }

//仿函数
class MyPrint02 {
  public:
  void operator()(int val) { cout << val << " "; }
};

void test01() {
  vector<int> v;
  v.reserve(10);
  for (int i = 0; i < 10; ++i) {
    v.push_back(i + 1);
  }

  for_each(v.begin(), v.end(), myPrint01);
  cout << endl;
  for_each(v.begin(), v.end(), MyPrint02());
  cout << endl;
}

int main() {
  test01();

  system("pause");
  return 0;
}

总结：for_each在实际开发中是最常用的遍历算法，需要熟练掌握

5.1.2 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

    // beg2 目标容器开始迭代器

    /_func 函数或者函数对象

示例：

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

using namespace std;

class MyTransform {
  public:
  int operator()(int val) { return val * 10; }
};

class MyPrint {
  public:
  void operator()(int val) { cout << val << " "; }
};

void test01() {
  vector<int> v;  //源容器
  v.reserve(10);
  for (int i = 0; i < 10; ++i) {
    v.push_back(i + 1);
  }
  vector<int> vTarget;
  vTarget.resize(10);

  transform(v.begin(), v.end(), vTarget.begin(), MyTransform());
  for_each(vTarget.begin(), vTarget.end(), MyPrint());
}

int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

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

5.2 常用查找算法

算法简介：

  • find //查找元素
  • find_if //条件查找元素
  • adjacent_find //查找相邻重复元素
  • binary_search //二分查找法
  • count //统计元素个数
  • count_if //按条件统计元素个数

5.2.1 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(inerator beg, iterator end, value);

    // 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()

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 查找的元素

示例：

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

using namespace std;

class Person {
  public:
  Person(const string &name, int age) : m_Name(name), m_Age(age) {}

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

  string m_Name;
  int m_Age;
};

void test01() {
  //内置数据类型
  vector<int> v;
  v.reserve(10);
  for (int i = 0; i < 10; ++i) { v.push_back(i + 1); }
  vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 5);
  if (it == v.end()) { cout << "未找到元素！" << endl; }
  else { cout << "找到" << *it << endl; }

  //自定义数据类型
  vector<Person> vPerson;
  Person p1("A", 10);
  Person p2("B", 20);
  Person p3("C", 30);
  Person p4("D", 40);
  vPerson.push_back(p1);
  vPerson.push_back(p2);
  vPerson.push_back(p3);
  vPerson.push_back(p4);
  vector<Person>::iterator itPerson = find(vPerson.begin(), vPerson.end(), p2);
  if (it == v.end()) { cout << "未找到元素！" << endl; }
  else { cout << "找到Person" << itPerson->m_Name << endl; }
}

int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

总结：

  • 利用find可以在容器中找到指定的元素，返回值是迭代器
  • 自定义数据类型需要重载operator==，让底层find知道如何对比数据

5.2.2 find_if

功能描述：

  • 按条件查找元素

函数原型：

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

    // 按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，未找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）

示例：

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

using namespace std;

//内置数据类型
class moreThanFive {
  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(), moreThanFive());

  if (it == v.end()) { cout << "没有找到！" << endl; }
  else { cout << "找到" << *it << endl; }
}

//自定义数据类型
class Person {
  public:
  Person(string name, int age) : name(std::move(name)), age(age) {}

  string name;
  int age;
};

class moreThanTwenty {
  public:
  bool operator()(Person &person) {
    return person.age > 20;
  }
};

void test02() {
  vector<Person> v;
  string names[] = {"a", "b", "c", "d", "e", "f", "g", "h", "i", "j"};
  for (int i = 0; i < 10; ++i) { v.emplace_back(names[i], (i + 1) * 5); }
  vector<Person>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), moreThanTwenty());
  if (it == v.end()) { cout << "没有找到！" << endl; }
  else { cout << "找到了" << it->age << "岁的" << it->name << endl; }
}

int main() {
  test01();
  test02();

  system("pause");
  return 0;
}

5.2.3 adjacent_find

功能描述：

  • 查找相邻重复元素

函数原型：

  • adjacent_find(inerator beg, iterator end);

    // 查找相邻重复元素，返回相邻元素的第一个位置的迭代器

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

示例：

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

using namespace std;

void test01() {
  vector<int> v;
  int nums[] = {0, 2, 0, 3, 1, 4, 3, 3, 2, 2, 0, 4};
  for (auto i : nums) { v.push_back(i); }
  vector<int>::iterator it = adjacent_find(v.begin(), v.end());
  if (it == v.end()) { cout << "未找到相邻重复元素！" << endl; }
  else { cout << "找到相邻重复元素" << *it << endl; }
}

int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

5.2.4 binary_search

功能描述：

  • 查找指定元素是否存在

函数原型：

  • binary_search(inerator beg, iterator end, value);

    // 查找指定的元素，查找到返回true，否则返回false

    // 注意：在无需序列中不可用

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    //value 查找的元素

示例：

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

using namespace std;

const int SIZE = 100000;
default_random_engine e(time(nullptr));
uniform_int_distribution<int> d(-SIZE * 100, SIZE * 100);

void test01() {
  vector<int> v;
  v.reserve(SIZE);
  for (int i = 0; i < SIZE; ++i) { v.push_back(d(e)); }
  //在无需序列中不可用
  sort(v.begin(), v.end());

  int findNum = v.at(5000);
  bool ret = binary_search(v.begin(), v.end(), findNum);
  if (ret) { cout << "找到了" << findNum << endl; }
  else { cout << "未找到" << findNum << endl; }
}

int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

总结：二分查找法查找效率很高，值得注意的是查找的容器中元素必须是有序序列

5.2.5 count

功能：

  • 统计元素个数

函数原型：

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

    // 统计元素出现次数

    / /beg 开始迭代器

    / /end 结束迭代器

    / /value 统计的元素

示例：

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

using namespace std;

//统计内置数据类型
void test01() {
  vector<int> v;
  int nums[] = {10, 40, 30, 40, 20, 40};
  for (auto num :nums) { v.push_back(num); }
  int numCount = count(v.begin(), v.end(), 40);
  cout << "40出现了" << numCount << "次！" << endl;
}

//统计自定义数据类型
class Person {
  public:
  Person(string name, int age) {
    this->name = name;
    this->age = age;
  }

  //重载operator==
  bool operator==(const Person &p) { return this->age == p.age; }

  string name;
  int age;
};

void test02() {
  vector<Person> v;
  string names[] = {"刘备", "关羽", "张飞", "赵云", "曹操"};
  int ages[] = {35, 35, 35, 30, 40};
  for (int i = 0; i < sizeof(names) / sizeof(names[0]); ++i) { v.emplace_back(Person(names[i], ages[i])); }

  Person p("诸葛亮", 35);
  int numCount = count(v.begin(), v.end(), p);
  cout << "和诸葛亮同岁的有" << numCount << "人！" << endl;
}

int main() {
  test01();
  test02();
  system("pause");
  return 0;
}

5.2.7 count_if

功能：

  • 按条件统计元素个数

函数原型：

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

    // 按条件统计元素出现次数

    / /beg 开始迭代器

    / /end 结束迭代器

    / /_Pred 谓词

示例：

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

using namespace std;

//统计内置数据类型
class moreThanTwenty {
  public:
  bool operator()(int val) { return val > 20; }
};

void test01() {
  vector<int> v;
  int nums[] = {10, 40, 30, 20, 40, 20};
  for (auto num :nums) { v.push_back(num); }
  int numCount = count_if(v.begin(), v.end(), moreThanTwenty());
  cout << "大于20的元素有" << numCount << "个！" << endl;
}

//统计自定义数据类型
class Person {
  public:
  Person(string name, int age) {
    this->name = name;
    this->age = age;
  }

  string name;
  int age;
};

class ageGreater {
  public:
  bool operator()(const Person &p) { return p.age > 30; }
};

void test02() {
  vector<Person> v;
  string names[] = {"刘备", "关羽", "张飞", "赵云", "曹操"};
  int ages[] = {35, 35, 35, 20, 40};
  for (int i = 0; i < sizeof(names) / sizeof(names[0]); ++i) { v.emplace_back(Person(names[i], ages[i])); }

  int numCount = count_if(v.begin(), v.end(), ageGreater());
  cout << "年龄大于30岁的有" << numCount << "人！" << endl;
}

int main() {
  test01();
  test02();
  system("pause");
  return 0;
}

5.3 常用排序算法

算法简介：

  • sort //对容器内元素进行排序
  • random_shuffle //洗牌：指定范围内的元素随机调整次序
  • merge //容器元素合并，并储存到另一容器中
  • reverse //反转指定范围的元素

5.3.1 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);

    // 对容器内元素进行排序

    // beg 起始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _Pred 谓词

示例：

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

using namespace std;

void myPrint(int val) { cout << val << " "; }

void test01() {
  vector<int> v;
  v.push_back(1);
  v.push_back(3);
  v.push_back(5);
  v.push_back(2);
  v.push_back(4);
  //升序
  sort(v.begin(), v.end());
  for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
  cout << endl;
  //降序
  sort(v.begin(), v.end(), greater<>());
  for (auto it:v) { cout << it << (it == *(--v.end()) ? "\n" : " "); }
}

int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

5.3.2 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);

    // 指定范围内的元素随机调整次序

    // beg 起始迭代器

    // end 结束迭代器

示例：

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

using namespace std;

void test01() {
  vector<int> v;
  for (int i = 0; i < 10; ++i) {
    v.push_back(i + 1);
  }
  random_shuffle(v.begin(), v.end());
  for (auto it:v) { cout << it << (it == *(--v.end()) ? "\n" : " "); }
}

int main() {
  srand((unsigned int) time(nullptr));
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

5.3.3 merge

功能描述：

  • 容器元素合并，并储存到另一容器中

函数原型：

  • merge(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 容器元素合并，并储存到另一容器中
    // 注意：两个容器必须是有序的
    // beg1 容器1开始迭代器
    // end1 容器1结束迭代器
    // beg2 容器2开始迭代器
    // end2 容器2结束迭代器
    // dest 目标容器开始迭代器

示例：

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

using namespace std;

ostream &operator<<(ostream &cout, vector<int> &v) {
  for (auto it:v) { cout << it << (it == *(--v.end()) ? "" : ", "); }
  return cout;
}

void test01() {
  vector<int> v1;
  for (int i = 0; i < 10; ++i) { v1.push_back(i * 2 + 1); }
  vector<int> v2;
  for (int i = 0; i < 10; ++i) { v2.push_back((i + 1) * 2); }
  cout << "v1: " << v1 << endl;
  cout << "v2: " << v2 << endl;
  vector<int> vTarget;
  vTarget.resize(v1.size() + v2.size());

  merge(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());
  cout << vTarget << endl;
}

int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

总结：

  • merge合并的两个容器必须是有序序列

5.3.4 reverse

功能描述：

  • 反转指定范围的元素

函数原型：

  • reverse(iterator beg, iterator end);

    // 反转指定范围的元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

示例：

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

using namespace std;

ostream &operator<<(ostream &cout, vector<int> &v) {
  for (auto it:v) { cout << it << (it == *(--v.end()) ? "" : ", "); }
  return cout;
}

void test01() {
  vector<int> v;
  for (int i = 0; i < 10; ++i) { v.push_back(i + 1); }
  cout << "反转前：" << v << endl;
  reverse(v.begin(), v.end());
  cout << "反转后：" << v << endl;
}

int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

5.4 常用拷贝和替换算法

算法简介：

  • copy //容器内指定范围的元素拷贝到另一容器中
  • replace //将容器内指定范围的旧元素修改为新元素
  • replace_if //容器内指定范围满足条件的元素替换为新元素
  • swap //互换两个容器的元素

5.4.1 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)
    // 容器内指定范围的元素拷贝到另一容器中
    // beg 源容器开始迭代器
    // end 源容器结束迭代器
    // dest 目标容器开始迭代器

示例：

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

using namespace std;

ostream &operator<<(ostream &cout, vector<int> &v) {
  for (auto it:v) { cout << it << (it == *(--v.end()) ? "" : ", "); }
  return cout;
}

void test01() {
  vector<int> v1;
  for (int i = 0; i < 10; ++i) { v1.push_back(i + 1); }
  cout << "v1: " << v1 << endl;
  vector<int> v2;
  v2.resize(v1.size());
  copy(v1.begin(), v1.end(), v2.begin());
  cout << "v2: " << v2 << endl;
}

int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

总结：利用copy算法在拷贝时，目标容器记得提前开辟空间

5.4.2 replac

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);

    // 将容器内指定范围的旧元素修改为新元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // oldvalue 旧元素

    // newvalue 新元素

示例

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

using namespace std;

ostream &operator<<(ostream &cout, vector<int> &v) {
  for (auto it:v) { cout << it << (it == *(--v.end()) ? "" : ", "); }
  return cout;
}

void test01() {
  vector<int> v;
  for (int i = 0; i < 10; ++i) {
    v.push_back((i + 1) * 10);
    if (i == 4 || i == 5) { for (int j = 0; j < i; ++j) { v.push_back((i + 1) * 10); }}
  }
  cout << "替换前: " << v << endl;
  replace(v.begin(), v.end(), 50, 5);
  cout << "替换后: " << v << endl;
}

int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

总结：replace会替换区间内所有满足条件的元素

5.4.3 replace_if

功能描述

  • 容器内指定范围满足条件的元素替换为新元素

函数原型：

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

    // 容器内指定范围满足条件的元素替换为新元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _Pred 谓词

    // newvalue 替换的新元素

示例：

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

using namespace std;

ostream &operator<<(ostream &cout, vector<int> &v) {
  for (auto it:v) { cout << it << " "; }
  return cout;
}

class moreThanFifty {
  public:
  bool operator()(int val) { return val > 50; }
};

void test01() {
  vector<int> v;
  for (int i = 0; i < 10; ++i) {
    v.push_back((i + 1) * 10);
    if (i == 4 || i == 5) { for (int j = 0; j < i; ++j) { v.push_back((i + 1) * 10); }}
  }
  cout << "替换前: " << v << endl;
  replace_if(v.begin(), v.end(), moreThanFifty(), 12321);
  cout << "替换后: " << v << endl;
}

int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

总结：replace_if按条件查找，可以利用仿函数灵活筛选满足条件

5.4.4 swap

功能描述

  • 互换两个容器的元素

函数原型：

  • swqp(container c1, container c2);

    // 互换两个容器的元素

    // c1 容器1

    // c2 容器2

示例：

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

using namespace std;

ostream &operator<<(ostream &cout, vector<int> &v) {
  for (auto it:v) { cout << it << " "; }
  return cout;
}

void test01() {
  cout << "-=-=-=-=-=-=-=-=- 交换前 -=-=-=-=-=-=-=-=-" << endl;
  vector<int> v1;
  for (int i = 0; i < 10; ++i) { v1.push_back(i * 2 + 1); }
  cout << "v1: " << v1 << endl;
  vector<int> v2;
  for (int i = 0; i < 10; ++i) { v2.push_back((i + 1) * 2); }
  cout << "v2: " << v2 << endl;
  cout << "-=-=-=-=-=-=-=-=- 交换后 -=-=-=-=-=-=-=-=-" << endl;
  swap(v1, v2);
  cout << "v1: " << v1 << endl;
  cout << "v2: " << v2 << endl;
}

int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

总结：swqp交换容器时，注意交换的容器要同种类型

5.5 常用算数生成算法

注意：

  • 算数生成算法属于小型算法，使用时包含的头文件为#include <numeric>

算法简介：

  • accumulate //计算容器元素累计总和
  • fill //向容器中填充指定元素

5.5.1 accumulate

功能描述：

  • 计算容器元素累计总和

函数原型：

  • accumulate(iterator beg, itorator end, value);

    // 计算容器元素累计总和

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 起始累加值

示例：

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

using namespace std;

ostream &operator<<(ostream &cout, vector<int> &v) {
  for (auto it:v) { cout << it << " "; }
  return cout;
}

void test01() {
  vector<int> v;
  for (int i = 0; i < 100; ++i) { v.push_back(i + 1); }
  int sum = accumulate(v.begin(), v.end(), 0);
  cout << "sum(1, 100) = " << sum << endl;
}

int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

5.5.2 fill

功能描述：

  • 向容器中填充指定元素

函数原型：

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

    // 向容器中填充指定元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 填充的值

示例：

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

using namespace std;

ostream &operator<<(ostream &cout, vector<int> &v) {
  for (auto it:v) { cout << it << " "; }
  return cout;
}

void test01() {
  vector<int> v;
  v.resize(10);
  fill(v.begin(), v.end(), 123);
  cout << "v: " << v << endl;
  fill(v.begin(), v.end(), 321);
  cout << "v: " << v << endl;
}

int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

5.6 常用集合算法

算法简介：

  • set_intersection //求两个容器的交集
  • set_union //求两个容器的并集
  • set_difference //求两个容器的差集

5.6.1 set_intersection

功能描述：

  • 求两个容器的交集

函数原型：

  • set_intersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 求两个容器的交集

    // 注意：两个集合必须是有序数列

    // beg1 容器1开始迭代器

    // end1 容器1结束迭代器

    // beg2 容器2开始迭代器

    // end2 容器2结束迭代器

    // dest 目标容器开始迭代器

示例：

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

using namespace std;

ostream &operator<<(ostream &cout, vector<int> &v) {
  for (auto it:v) { cout << it << " "; }
  return cout;
}

void test01() {
  vector<int> v1;
  for (int i = 0; i < 10; ++i) { v1.push_back(i + 1); }
  cout << "v1: " << v1 << endl;
  vector<int> v2;
  for (int i = -6; i < 5; ++i) { v2.push_back(i + 1); }
  cout << "v2: " << v2 << endl;
  vector<int> vTarget;
  //目标容器需要提前开辟容器
  vTarget.resize(min(v1.size(), v2.size()));

  vector<int>::iterator itEnd = set_intersection(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());
  //cout << "vTarget: " << vTarget << endl;
  cout << "vTarget: ";
  for (vector<int>::iterator it = vTarget.begin(); it != itEnd; ++it) { cout << *it << " "; }
  cout << endl;
}

int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

总结：

  • 求交集的两个集合必须是有序数列
  • 目标容器开辟空间需要从两个容器中取小值
  • set_intersection返回值即是交集中最后一个元素的位置

5.6.2 set_union

功能描述：

  • 求两个容器的并集

函数原型：

  • set_union(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 求两个容器的并集

    // 注意：两个集合必须是有序数列

    // beg1 容器1开始迭代器

    // end1 容器1结束迭代器

    // beg2 容器2开始迭代器

    // end2 容器2结束迭代器

    // dest 目标容器开始迭代器

示例：

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

using namespace std;

ostream &operator<<(ostream &cout, vector<int> &v) {
  for (auto it:v) { cout << it << " "; }
  return cout;
}

void test01() {
  vector<int> v1;
  for (int i = 0; i < 10; ++i) { v1.push_back(i + 1); }
  cout << "v1: " << v1 << endl;
  vector<int> v2;
  for (int i = -6; i < 5; ++i) { v2.push_back(i + 1); }
  cout << "v2: " << v2 << endl;
  vector<int> vTarget;
  //目标容器需要提前开辟容器
  vTarget.resize(v1.size() + v2.size());

  vector<int>::iterator itEnd = set_union(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());
  //cout << "vTarget: " << vTarget << endl;
  cout << "vTarget: ";
  for (vector<int>::iterator it = vTarget.begin(); it != itEnd; ++it) { cout << *it << " "; }
  cout << endl;
}

int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

总结：

  • 求并集的两个集合必须是有序数列
  • 目标容器开辟空需要两个容器大小的和
  • set_union返回值即是并集中最后一个元素的位置
5.6.3 set_difference

功能描述：

  • 求两个容器的差集

函数原型：

  • set_difference(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 求两个容器的差集

    // 注意：两个集合必须是有序数列

    // beg1 容器1开始迭代器

    // end1 容器1结束迭代器

    // beg2 容器2开始迭代器

    // end2 容器2结束迭代器

    // dest 目标容器开始迭代器

示例：

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

using namespace std;

ostream &operator<<(ostream &cout, vector<int> &v) {
  for (auto it:v) { cout << it << " "; }
  return cout;
}

void test01() {
  vector<int> v1;
  for (int i = 0; i < 10; ++i) { v1.push_back(i + 1); }
  cout << "v1: " << v1 << endl;
  vector<int> v2;
  for (int i = -6; i < 5; ++i) { v2.push_back(i + 1); }
  cout << "v2: " << v2 << endl;
  vector<int> vTarget;
  //目标容器需要提前开辟容器
  vTarget.resize(max(v1.size(), v2.size()));

  /* v1和v2的差集 */
  vector<int>::iterator itEnd = set_difference(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());
  //cout << "vTarget: " << vTarget << endl;
  cout << "v1和v2的差集: ";
  for (vector<int>::iterator it = vTarget.begin(); it != itEnd; ++it) { cout << *it << " "; }
  cout << endl;

  vTarget.clear();

  /* v2和v1的差集 */
  itEnd = set_difference(v2.begin(), v2.end(), v1.begin(), v1.end(), vTarget.begin());
  cout << "v2和v1的差集: ";
  for (vector<int>::iterator it = vTarget.begin(); it != itEnd; ++it) { cout << *it << " "; }
  cout << endl;
}

int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

总结：

  • 求差集的两个集合必须是有序数列
  • 目标容器开辟空间需要从两个容器中取大值
  • set_difference返回值即是差集中最后一个元素的位置
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