STL-函数对象、谓词、常用算法

函数对象

函数对象概念

重载函数调用操作符的类，其对象常称为函数对象

函数对象使用重载的()时，行为类似函数调用，也叫仿函数

本质：

函数对象（仿函数）是一个类，不是一个函数

函数对象使用

特点：

函数对象在使用时，可以想普通函数那样调用，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

//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
class MyAdd
{
public:
    int operator()(int a, int b)
    {
        return a + b;
    }
};
//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
class MyPrint
{
public:
    MyPrint()
    {
        this->m_Count = 0;
    }
    void operator()(string test)
    {
        cout << test << endl;
        m_Count++;
    }
    int m_Count;
};
//函数对象可以作为参数传递
void doPrint(MyPrint& mp, string test)
{
    mp(test);
}
void test01()
{
    //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
    MyAdd add;
    cout << add(10, 20) << endl;
    //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
    MyPrint myPrint;
    myPrint("hello world");
    myPrint("hello world");
    myPrint("hello world");
    myPrint("hello world");
    myPrint("hello world");
    cout << "打印次数：" << myPrint.m_Count << endl;
    //函数对象可以作为参数传递
    doPrint(myPrint, "hello c++");
}

谓词

谓词概念

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

//返回bool类型的仿函数称为谓词
//一元谓词 - 大于5
class greaterFive
{
public:
    bool operator()(int val)
    {
        return val > 5;
    }
};

void test01()
{
    vector<int>v;
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        v.push_back(i);
    }
    vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), greaterFive());
    if (it == v.end())
    {
        cout << "没找到" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "找到大于5的数为：" << *it << endl;
    }
}

二元谓词之前已经提过，排序的方式修改

内建函数对象

内建函数对象意义

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<fucntional>

算术仿函数

功能描述：

实现四则运算

其中negate是一元运算，其他都是二元运算

仿函数类型：

void test01()
{
	negate<int>n;
    cout<<n(30)<<endl;
    plus<int>p;
    cout<<p(10, 20)<<endl;
}

注意：使用内建函数对象，需要引入头文件#include<fucntional>

关系仿函数

功能描述：

实现关系对比

仿函数原型：

void printVector(vector<int>& v)
{
    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end();++it)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}
class Larger
{
public:
    bool operator()(int num1, int num2)
    {
        return num1 > num2;
    }
};
void test01()
{
    vector<int>v;
    v.push_back(10);
    v.push_back(30);
    v.push_back(40);
    v.push_back(20);
    printVector(v);
    sort(v.begin(), v.end());
    printVector(v);
    //从大到小排序
    // 方法1. 自定义仿函数
    // sort(v.begin(), v.end(), Larger());
    //方法2. 内建关系仿函数
    sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());
    printVector(v);
}

关系仿函数中最常用的就是greater<>大于

逻辑仿函数

实现逻辑运算

函数原型：

class print02
{
public:
    void operator()(bool num)
    {
        cout << num << " ";
    }
};
class Transform
{
public:
    int operator()(int num)
    {
       return num+1;
    }
};
void test01()
{
    vector<bool>v;
    v.push_back(true);
    v.push_back(false);
    v.push_back(true);
    v.push_back(true);
    for_each(v.begin(), v .end(), print02());
    cout << endl;
    //搬运
    vector<bool>v2; //目标容器
    v2.resize(v.size()); //目标容器，需要提前开辟空间
    transform(v.begin(), v.end(), v2.begin(), logical_not<int>());
    for_each(v2.begin(), v2.end(), print02());
    cout << endl;
}

STL-常用算法

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。

常用遍历算法

for_each //遍历容器

transform //搬运容器到另一个容器中

for_each

函数原型：

//普通函数
void print01(int num)
{
    cout << num << " ";
}
//仿函数
class print02
{
public:
    void operator()(int num)
    {
        cout << num << " ";
    }
};
void test01()
{
    vector<int>v;
    v.push_back(10);
    v.push_back(40);
    v.push_back(30);
    v.push_back(20);
    //遍历算法
    for_each(v.begin(), v.end(), print01);
    cout << endl;
    for_each(v.begin(), v.end(), print02());
}

transform

函数原型：

class Transform
{
public:
    int operator()(int num)
    {
       return num+1;
    }
};
void test01()
{
    vector<int>v;
    v.push_back(10);
    v.push_back(40);
    v.push_back(30);
    v.push_back(20);
    //搬运
    vector<int>v2; //目标容器
    v2.resize(v.size()); //目标容器，需要提前开辟空间
    transform(v.begin(), v.end(), v2.begin(), Transform());
    for_each(v2.begin(), v2.end(), print02());
    cout << endl;
}

常用查找算法

算法简介：

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：

void test01()
{
    vector<int>v;
    v.push_back(10);
    v.push_back(20);
    v.push_back(30);
    v.push_back(14);
    for_each(v.begin(), v .end(), print02());
    cout << endl;
    vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 20);
    if (it == v.end())
    {
        cout << "没有找到" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "找到了：" << *it << endl;
    }
}
class Person
{
public:
    Person(string name, int age)
    {
        m_Name = name;
        m_Age = age;
    }
    bool operator==(const Person& p)
    {
        if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
        {
            return true;
        }
        else
        {
            return false;
        }
    }
    string m_Name;
    int m_Age;
};
void test02()
{
    vector<Person>v;
    Person p1("top", 10);
    Person p2("as", 32);
    Person p3("bob", 43);
    Person p4("tony", 38);
    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);
    v.push_back(p4);
    Person pp("as", 32);
    vector<Person>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), pp);
    if (it == v.end())
    {
        cout << "没找到" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "找到了，姓名：" << it->m_Name << "，年龄：" << it->m_Age << endl;
    }
}

find_if

功能描述：

按条件查找元素

函数原型：

class greaterFive
{
public:
    bool operator()(int val)
    {
        return val > 15;
    }
};
void test01()
{
    vector<int>v;
    v.push_back(10);
    v.push_back(20);
    v.push_back(30);
    v.push_back(14);
    for_each(v.begin(), v .end(), print02());
    cout << endl;
    vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), greaterFive());
    if (it == v.end())
    {
        cout << "没有找到" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "找到了：" << *it << endl;
    }
}
class Person
{
public:
    Person(string name, int age)
    {
        m_Name = name;
        m_Age = age;
    }
    bool operator==(const Person& p)
    {
        if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
        {
            return true;
        }
        else
        {
            return false;
        }
    }
    string m_Name;
    int m_Age;
};
class greater20
{
public:
    bool operator()(const Person& p)
    {
        return p.m_Age > 20;
    }
};
void test02()
{
    vector<Person>v;
    Person p1("top", 10);
    Person p2("as", 32);
    Person p3("bob", 43);
    Person p4("tony", 38);
    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);
    v.push_back(p4);
    Person pp("as", 32);
    vector<Person>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), greater20());
    if (it == v.end())
    {
        cout << "没找到" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "找到了，姓名：" << it->m_Name << "，年龄：" << it->m_Age << endl;
    }
}

adjacent_find

查找相邻重复元素

函数原型：

void test01()
{
    vector<int>v;
    v.push_back(10);
    v.push_back(20);
    v.push_back(10);
    v.push_back(30);
    v.push_back(14);
    v.push_back(14);
    vector<int>::iterator it = adjacent_find(v.begin(), v.end());
    if (it == v.end())
    {
        cout << "未找到" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "已找到：" << *it << endl;
    }  
}

binary_search

查找指定元素是否存在

函数原型：

void test01()
{
    vector<int>v;
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        v.push_back(i);
    }
    bool judge = binary_search(v.begin(), v.end(), 4);
    if (judge)
    {
        cout << "找到了" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "未找到" << endl;
    }
}

注意：二分查找法查找效率虽然高，但查找的容器中元素必须是有序序列

count

统计元素个数

函数原型：

void test01()
{
    vector<int>v;
    v.push_back(12);
    v.push_back(34);
    v.push_back(32);
    v.push_back(4);
    v.push_back(12);
    v.push_back(12);
    int sum = count(v.begin(), v.end(), 12);
    cout << "12有" << sum << "个" << endl;
    
}
class Person
{
public:
    Person(string name, int age)
    {
        m_Name = name;
        m_Age = age;
    }
    bool operator==(const Person& p)
    {
        if (this->m_Age == p.m_Age)
        {
            return true;
        }
        else
        {
            return false;
        }
    }
    string m_Name;
    int m_Age;
};

void test02()
{
    vector<Person>v;
    Person p1("top", 10);
    Person p2("as", 32);
    Person p3("bob", 32);
    Person p4("tony", 38);
    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);
    v.push_back(p4);
    Person pp("sq", 32);
    int sum = count(v.begin(), v.end(), pp);
    cout << "与sq同岁的人有" << sum << "个" << endl;
}

count_if

void test01()
{
    vector<int>v;
    v.push_back(12);
    v.push_back(34);
    v.push_back(32);
    v.push_back(4);
    v.push_back(16);
    v.push_back(12);
    int sum = count_if(v.begin(), v.end(), greaterFive());
    cout << "大于5有" << sum << "个" << endl;
}
class Person
{
public:
    Person(string name, int age)
    {
        m_Name = name;
        m_Age = age;
    }
    string m_Name;
    int m_Age;
};
class AgeGreater20
{
public:
    bool operator()(const Person&p)
    {
        return p.m_Age > 20;
    }
};
void test02()
{
    vector<Person>v;
    Person p1("top", 10);
    Person p2("as", 32);
    Person p3("bob", 32);
    Person p4("tony", 38);
    Person p5("pig", 43);
    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);
    v.push_back(p4);
    v.push_back(p5);
    Person pp("sq", 32);
    int sum = count_if(v.begin(), v.end(), AgeGreater20());
    cout << "大于20的人有" << sum << "个" << endl;
}

常用排序算法

sort

函数原型：

class print02
{
public:
    void operator()(int num)
    {
        cout << num << " ";
    }
};
class greaterInt
{
public:
    bool operator()(int a, int b)
    {
        return a > b;
    }
};
void test01()
{
    vector<int> v;
    v.push_back(10);
    v.push_back(30);
    v.push_back(40);
    v.push_back(20);
    v.push_back(50);
    sort(v.begin(), v.end());//升序
    for_each(v.begin(), v.end(), print02());
    cout << endl;
    //降序
    //sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());
    sort(v.begin(), v.end(), greaterInt());
    for_each(v.begin(), v.end(), print02());
    cout << endl;
}

random_shuffle

洗牌，指定范围内的元素随机调整次序

函数原型：

void test01()
{
    srand((unsigned int)time(NULL));
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        v.push_back(i);
    }
    for_each(v.begin(), v.end(), print02());
    cout << endl;
    //利用洗牌算法 打乱顺序
    random_shuffle(v.begin(), v.end());
    for_each(v.begin(), v.end(), print02());
    cout << endl;
}

random_shuffle洗牌算法较实用，记得加随机种子

merge

两个有序的容器元素合并，并存储到另一容器中

合并之后的容器依旧是有序的

函数原型：

reverse

反转元素

函数原型：

void test01()
{
    srand((unsigned int)time(NULL));
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        v.push_back(i);
    }
    for_each(v.begin(), v.end(), print02());
    cout << endl;
    reverse(v.begin(), v.end());
    for_each(v.begin(), v.end(), print02());
    cout << endl;
}

常用拷贝和替换算法

copy

copy(v.begin(), v.end(), v2.begin());

void test01()
{
    srand((unsigned int)time(NULL));
    vector<int> v;
    vector<int> v2;
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        v.push_back(i);
    }
    for_each(v.begin(), v.end(), print02());
    cout << endl;
    v2.resize(v.size());
    copy(v.begin(), v.end(), v2.begin());
    for_each(v2.begin(), v2.end(), print02());
    cout << endl;
}

replace

void test01()
{
    srand((unsigned int)time(NULL));
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        v.push_back(i);
    }
    v.push_back(2);
    v.push_back(2);
    for_each(v.begin(), v.end(), print02());
    cout << endl;
    replace(v.begin(), v.end(), 2, 200);//将所有2改为200
    for_each(v.begin(), v.end(), print02());
    cout << endl;
}

replace_if

函数原型：

void test01()
{
    srand((unsigned int)time(NULL));
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        v.push_back(i);
    }
    v.push_back(2);
    v.push_back(2);
    for_each(v.begin(), v.end(), print02());
    cout << endl;
    replace_if(v.begin(), v.end(), greaterFive(), 6);//将所有大于5的改为6
    for_each(v.begin(), v.end(), print02());
    cout << endl;
}

swap

函数原型：

常用算术生成算法

算法生成算法属于小型算法，使用时包含头文件#include<numeric>

accumulate

计算区间内容器元素累计总和

函数原型：

#include<numeric>
void test01()
{
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i <= 100; ++i)
    {
        v.push_back(i);
    }
    //参数3是其实累加值
    int total = accumulate(v.begin(), v.end(), 0); //5050
    total = accumulate(v.begin(), v.end(), 1000);//6050
    //for_each(v.begin(), v.end(), print02());
    cout << total<< endl;
}

fill

向容器中填充指定的元素

函数原型：

void test01()
{
    vector<int>v;
    v.resize(10);//初始化10个0
    fill(v.begin(), v.end(), 100);//将0重新填充为100
}

常用集合算法

set_intersection

交集：

例：

v1: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

v2: 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

交集： 5 6 7 8 9 10

两个集合必须是有序序列！！

void test01()
{
    vector<int> v;
    vector<int> v2;
    for (int i = 0; i <= 10; ++i)
    {
        v.push_back(i);
        v2.push_back(i+5);
    }
    vector<int>vTarget;
    //目标容器需要提前开辟空间
    //最特殊情况也是占用空间最大情况：大容器包含小容器，
    //故开辟空间时取最小容器的size
    vTarget.resize(min(v.size(), v2.size()));
    //获取交集
    //返回目标容器的最后一个元素的迭代器地址	
    vector<int>::iterator itEnd = set_intersection(v.begin(), v.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());
    for_each(vTarget.begin(), itEnd, print02());
    cout << endl;
}

set_union

求集合并集

例：

v1: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

v2: 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

并集： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

void test01()
{
    vector<int> v;
    vector<int> v2;
    for (int i = 0; i <= 10; ++i)
    {
        v.push_back(i);
        v2.push_back(i+5);
    }
    for_each(v.begin(), v.end(), print02());
    cout << endl;
    for_each(v2.begin(), v2.end(), print02());
    cout << endl;
    vector<int>vTarget;
    //目标容器需要提前开辟空间
    //最特殊情况也是占用空间最大情况：两个容器没有交集，
    //并集就是两个容器size相加
    vTarget.resize(v.size()+v2.size());
    //获取并集
    vector<int>::iterator itEnd = set_union(v.begin(), v.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());
    for_each(vTarget.begin(), itEnd, print02());
    cout << endl;
}

set_difference

差集

例：

v1: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

v2: 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

v1和v2容器的差集： 0 1 2 3 4

v2和v1容器的差集：11 12 13 14 15

void test01()
{
    vector<int> v;
    vector<int> v2;
    for (int i = 0; i <= 10; ++i)
    {
        v.push_back(i);
        v2.push_back(i+5);
    }
    for_each(v.begin(), v.end(), print02());
    cout << endl;
    for_each(v2.begin(), v2.end(), print02());
    cout << endl;
    vector<int>vTarget;
    //目标容器需要提前开辟空间
    //最特殊情况也是占用空间最大情况：两个容器没有交集，
    //差集就是两个容器中大的size作为目标容器开辟空间
    vTarget.resize(max(v.size(), v2.size()));
    //获取v1和v2的差集
    cout << "v1和v2的差集为：" << endl;
    vector<int>::iterator itEnd = set_difference(v.begin(), v.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());
    for_each(vTarget.begin(), itEnd, print02());
    cout << endl;
    cout << "v2和v1的差集为：" << endl;
    itEnd = set_difference(v2.begin(), v2.end(), v.begin(), v.end(), vTarget.begin());
    for_each(vTarget.begin(), itEnd, print02());
    cout << endl;
}