10.1 概述
#include <algorithm> //大部分算法定义
#include <numeric> //数值泛型算法
容器查找
auto ret = find(v.cbegin(), v.cend(), val);
if (ret == v.cend()){
//未找到
}else{
//找到,ret指向第一个找到的元素的迭代器
}
find(begin(arr), end(arr), val); //内置数组
算法运行于迭代器之上,依赖于迭代器支持的迭代器操作。泛型算法不会改变底层容器的大小,不会直接添加和删除元素。
10.2 初识泛型算法
大部分算法对一个范围内的元素进行操作,[begin, end),一般是前两个参数。
10.2.1 只读算法
只读取范围内的参数,不改变元素。例如find。
#include <numeric>
int sum = accumulate(v.cbegin(), v.cend(), val); //对v中元素求和,和的初值为val。
v的元素必须支持加到val上的操作,类型匹配或者可以转换。
equal(r1.cbegin(), r1.cend(), r2.cbegin()); //对r1,r2中相应位置元素比较,所有对应元素相等返回true。
对于容器和元素的类型没有强制要求相同,只需支持用==比较即可。假定r2的待比较序列的长度至少与r1一样长。
10.2.2 可写容器元素算法
fill(v.begin(), v.end(), val);//注意操作范围应有效。
fill_n(v.begin(), v.size(), val);
fill_n(pos, n, val);
以上的操作需保证v的空间足够,因为普通的迭代器不会改变容器的空间。
插入迭代器:一种向容器中添加元素的迭代器。
#include <iterator>
//例如
vector<int> vec;
auto it = back_inserter(vec);
*it = 42;
//
fill_n(back_inserter(vec), n, 0);//添加n个元素到容器中,底层调用push_back()
copy(begin(arr1), end(arr2), arr2);//将数组arr1特定位置元素拷贝到arr2数组中,返回arr2尾元素之后的位置
replace(l.begin(), l.end(), origal_val, val);//原序列改变
replace_copy(l.cbegin(), l.cend(), back_inserter(vec), origal_val, val);//原序列未改变,修改后的版本存入vec中
10.2.3 重排容器元素算法
sort(v.begin(), v.end());//利用元素类型的<运算符实现排序
unique(v.begin(), v.end());//返回指向不重复区域之后的位置的迭代器,不改变容器大小
erase(pos_begin, pos_end);//删除,会改变容器大小
10.3 定制操作
10.3.1 向算法传递函数
谓词:可调用表达式,返回结果是一个可以用作条件的值。
一元谓词:只接受一个参数
二元谓词:只接受二个参数
使用谓词参数的算法对输入序列的每个元素调用谓词,元素类型可转换为谓词参数的类型
bool isShorter(const string &s1, const string, &s2){
return s1.size() < s2.size();
}
sort(v.begin(), v.end(), isShorter);
stable_sort(v.begin(), v.end(), isShorter);//稳定排序,维持相等元素的原有顺序
10.3.2 lambda表达式
可调用对象:可使用调用运算符()的表达式(函数,函数指指针,lambda)
[capture list] (parameter list) -> return type { function body }
捕获列表:捕获lambda所在函数中定义的局部变量的列表。
如果忽略返回类型,若函数体只有一个return语句,则根据语句推断出返回类型;否则,返回void;可忽略参数列表和返回类型。
auto f = [] {return 42;};
cout << f() <<endl;
lambda不可有默认参数。
stable_sort(v.begin(), v.end(),[](const string &a, const string &b){ return a.size() < b.size(); });
auto f = [sz](const string&a) { return a.size() >= sz; };
find_if(v.begin(), v.end(), f);//找出第一个返回
for_each(v.begin(), v.end(), [] (const string &s) { cout <<s<<" ";});
10.3.3 lambda 捕获和返回
当定义一个lambda时,编译器生成一个与lambda对应的类类型和此类型的对象。传递给函数的参数即是此类的未命名对象,捕获成员即是此类的数据成员。
值捕获:[val],val的值是在lambda被创建时绑定的
引用捕获:[&val],实际使用的是引用绑定的对象
[&os, c] (const string &s) { os << s << " ";};
隐式捕获
[=],值捕获所有的局部非static变量
[&],引用捕获所有的局部非static变量
总结捕获方式:
[ ]
[name_list]
[&]
[=]
[=,name_list],name_list采用引用捕获,不包括this
[&,name_list],name_list采用值捕获
可变lambda
[v1] () mutable { return ++val; };//可改变值捕获变量的值
指定lambda返回类型
transform(v.begin(), v.end(), v.begin(), [] (int i) { return i<0 ? -i : i; });
transform(begin(c), end(c), begin(c), [](int i)->int {
if (i < 0) {
return i;
}
else {
return -i;
}
});
10.3.4 参数绑定
#include <functional>
bind函数可视为一个通用的函数适配器,接受一个可调用对象,生成一个新的可调用对象,来适应原对象的参数列表。(修正参数或改变参数顺序)
auto newCallable = bind(callable, arg_list);
占位符 _n
using std::placeholders::_1;
using namespace std::placeholders;
_1为newCallable的第一个参数,_2为第二个参数,以此类推。
auto func1 = bind(func, _1,val);
func1(arg);//func1调用func,类似于func(arg,val);
find_if(v.begin(), v.end(), bind(func, _1, other));
auto g = bind(f, a,b,_2,c,_1);
g(d,e);等价于f(a,b,e,c,d);
绑定引用参数
默认情况下,bind的非占位符参数被拷贝到bind的返回的可调用对象中。传递对象但不拷贝,可用引用绑定。
for_each(v.begin(), v.end(), bind(print, ref(os),_1, ' '));
#include <functional>
ref(os);返回一个对象,包含os的引用,可拷贝。
cref(os);生成一个保存const引用的类。
10.4 再探迭代器
插入迭代器:被绑定到一个容器上,用来向容器插入元素
流迭代器:绑定到输入输出流,用来遍历关联的IO流
反向迭代器:向后移动,除forward_list标准库容器都有此迭代器
移动迭代器:不拷贝容器的元素,只是移动
10.4.1 插入迭代器
使用插入迭代器赋值,迭代器调用容器操作给给定容器的指定位置插入一个元素。
支持的操作:
it = t; //it为插入迭代器,插入t到it指向的位置
*it, ++it, it++ //不会执行实际操作,返回it
back_inserter:创建一个使用push_back的迭代器
front_inserter:创建一个使用push_front的迭代器
inserter:创建一个使用insert的迭代器
auto it = inserter(c, iter);
*it = val;//将val插入到iter指向元素之前的位置,it指向原来的元素位置
等价于
it = c.insert(it, val);
++it;
back_inserter,front_inserter迭代器插入后会改变当前迭代指向的位置,而inserter迭代器不会。
与普通的迭代器的区别是:算法可以间接的改变容器的大小。
10.4.2 iostream迭代器
此种迭代器将关联的流当做一个特定类型的元素序列来处理,便于使用泛型算法。istream_iterator关联的类型需支持>>运算符,ostream_iterator关联的类型必须支持<<运算符。
流迭代器不支持--运算。
允许使用懒惰求值,在我们第一次解引用迭代器之前,数据就已经从流中读取出来了。
istream_iterator<int> int_it(cin);//从cin读取int
istream_iterator<int> it_eof;//默认初始化迭代器生成尾后迭代器
int_it1 == int_it2;
int_it1 != int_it2;
*int_in;
int_in->men(或(*int_in).men)
++int_it;//使用元素类型定义的>>读取流中下一个值
int_it++;
例子:
ifstream in("path");
istream_iterator<string> str_in(in);
while (int_in != it_eof){
v.push_back(*int_it++);
}
vector<int> vec(int_it, it_eof);//将流的数据初始化vector
ostream_iterator<T> out(os);//将类型T的元素写入到os中
ostream_iterator<T> out(os, d);//每写一个元素就附加一个d,d指向一个C风格的字符串数组
out = val;//将val写入到out关联的流中
*out ,++out , out++ 不对out执行任何操作,返回out
例子:
ostream_iterator<int> out_it(cout, '" ");
for (auto e : vec){
*out_it++ = e;//输出vec的元素到cout中,等价于out_it=e
}
copy(vec.begin(), vec.end(), out_it);//打印vec元素到cout中
cout<<endl;
10.4.3 反向迭代器
容器中从尾元素向首元素移动的迭代器。
rbegin, rend, crbegin, crend.
iter = riter.base();//返回一个普通的迭代器,riter,iter的位置是相邻的
10.5 泛型算法结构
算法要求的迭代器操作分为5个迭代器类别,
输入迭代器:只读;单遍扫描,递增
输出迭代器:只写;单遍扫描,递增
前向迭代器:可读写,多遍扫描,递增
双向迭代器:可读写;多遍扫描,递增递减
随机访问迭代器:可读写;多遍扫描,支持所有迭代器操作
10.5.1
对泛型和数值算法来说,迭代器参数的能力必须与算法规定的迭代器最小类别的至少相当。
10.5.2 算法形参模式
大部分算法具有如下形式:
alg(beg, end, arg_list);
alg(beg, end, dest, arg_list);
alg(beg, end, beg2, arg_list);
alg(beg, end, beg2, end2, arg_list);
10.5.3 算法命名规范
接受谓词参数来代替<或==运算符的算法,以及不接受额外参数的算法,通常都是重载的函数。一个版本使用元素类型的运算符来比较,另一个版本使用谓词参数代替<或==;
接受一个元素值的算法通常有一个附加_if的函数(非重载)。一般是在给定范围查找元素第一次出现的位置。
某些算法会将对元素的操作写回原容器,一般附加_copy的算法会将操作执行早附加的目标容器,而不改变原容器。
10.6 特定容器算法
list和forward_list的特定成员函数算法
lst.merge(list2);//lst2合并到lst中,都需要有序,lst2最后变为空,使用元素的<
lst.merge(lst2, comp);//使用comp比较
lst.remove(val);//调用erase删除val
lst.remove_if(pred);//调用erase删除谓词为真的元素
lst.reverse();//翻转lst
lst.sort()
lst.sort(comp)
lst.unique();//调用erase删除同一个值得连续拷贝,使用==
lst.unique(pred);//使用给定二元谓词
lst.splice(args)或flst.splice_after(args)
参数args类型:
(p, lst2):将lst2的所有元素移动到lst中p指向的位置或flst中p之后的位置,lst2之后为空,不可为同一个链表
(p, lst2, p2):将p2指向lst2的元素移动到lst中或p2之后的移动到flst中,lst2可以是与lst或flst相同的链表
(p, lst2, b, e):将lst2的[b, e)范围的元素移动到lst或flst,可与lst或flst是相同的链表,p不可以指向此范围的元素。
链表特有的算法会改变容器,与通用版本有区别。