C++ 补充之常用遍历算法

news2025/1/23 6:10:54

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C++遍历算法和原理

C++标准库提供了丰富的遍历算法，涵盖了各种不同的功能。以下是一些常见的C++遍历算法以及它们的概念和原理的简要讲解：

for_each：对容器中的每个元素应用指定的函数。
- 概念：对于给定的容器和一个可调用对象，该算法将依次对容器中的每个元素调用该可调用对象。
- 原理：通过迭代器遍历容器，对每个元素都应用给定的可调用对象。
find：在容器中查找指定值第一次出现的位置。
- 概念：给定一个容器和一个值，该算法返回指向第一个等于该值的元素的迭代器。若未找到，则返回迭代器指向容器的末尾。
- 原理：通过线性搜索，逐个比较容器中的元素与指定的值，直到找到相等的元素。
find_if：在容器中查找满足条件的第一个元素。
- 概念：给定一个容器和一个谓词（可判断元素是否满足条件的函数或函数对象），该算法返回指向第一个满足条件的元素的迭代器。若未找到，则返回迭代器指向容器的末尾。
- 原理：通过线性搜索，逐个对容器中的元素应用谓词，直到找到满足条件的元素。
count：统计某个值在容器中出现的次数。
- 概念：给定一个容器和一个值，该算法返回容器中与该值相等的元素的数量。
- 原理：通过迭代器遍历容器，对每个元素与给定值进行比较并计数。
sort：对容器中的元素进行排序。
- 概念：对给定的容器中的元素进行排序，按一定的排序规则进行。
- 原理：使用排序算法（如快速排序、归并排序等）对容器中的元素进行排序。
transform：对容器中的每个元素执行某种转换。
- 概念：给定一个容器和一个转换操作（比如函数、函数对象），该算法会对容器中的每个元素进行转换操作，并将结果存储在另一个容器中。
- 原理：通过迭代器遍历容器，对每个元素应用给定的转换操作并将结果存储到另一容器中。
copy：将容器中的元素复制到另一个容器中。
- 概念：给定一个源容器和一个目标容器，该算法将源容器中的元素复制到目标容器中，并返回指向目标容器最后一个元素之后位置的迭代器。
- 原理：通过迭代器遍历源容器，将每个元素复制到目标容器中。
reverse：反转容器中的元素顺序。
- 概念：给定一个容器，该算法将容器中的元素顺序进行反转。
- 原理：通过迭代器遍历容器，使用两个迭代器指向首尾元素，依次交换它们的值，从而达到反转顺序的目的。
unique：去除容器中相邻重复的元素。
- 概念：给定一个容器，该算法移除容器中连续出现的重复元素，只保留其中一个。
- 原理：通过迭代器遍历容器，比较相邻的元素并移除重复元素。
adjacent_find：查找容器中相邻重复的元素。
- 概念：给定一个容器，该算法返回指向第一组连续相同元素的迭代器。若未找到，则返回迭代器指向容器的末尾。
- 原理：通过线性搜索，逐个比较容器中的相邻元素，找到第一组相同元素。

以上是一些常见的C++遍历算法的概念和原理简介。通过使用这些算法，可以方便地对容器中的元素进行各种不同的操作和处理。

今天要讲的遍历算法是：foreach，transform，find

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C++遍历算法for_each

在C++标准库中，并没有名为foreach的遍历算法，但是可以通过使用for_each算法来达到类似的效果。for_each算法是对容器中的每个元素应用指定的函数。下面我将详细介绍for_each算法并举例说明其用法：
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for_each算法概念：
for_each算法接受一个可调用对象（函数、函数对象或Lambda表达式）和一个范围（通常是容器），然后对范围内的每个元素都依次调用这个可调用对象。它不会改变容器中的元素，只是对每个元素进行处理。

示例代码：

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

void printSquare(int x) {
    std::cout << x * x << " ";
}

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 使用for_each算法，对容器中的每个元素调用printSquare函数
    std::for_each(numbers.begin(), numbers.end(), printSquare);

    return 0;
}

示例解释：

在示例代码中，我们首先定义了一个打印平方的函数printSquare。
然后定义了一个包含数字的vector容器numbers。
在主函数中，我们使用for_each算法，对numbers容器中的每个元素都调用printSquare函数，输出每个元素的平方值。
最后程序输出结果为：1 4 9 16 25。

通过for_each算法，可以方便地对容器中的每个元素进行操作，而不需要显式地编写循环。可以根据实际需求传入不同的函数或Lambda表达式来对容器中的元素进行处理。

C++遍历算法transform

transform算法概念：
transform算法用于对序列中的每个元素应用指定的操作，并将结果存储在另一个序列中。这个算法可以看作是一种投影操作，将一个序列映射到另一个序列。

示例代码：

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

int square(int x) {
    return x * x;
}

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<int> squared_numbers;

    // 使用transform算法，将numbers中的每个元素求平方，存储到squared_numbers中
    std::transform(numbers.begin(), numbers.end(), std::back_inserter(squared_numbers), square);

    // 输出squared_numbers中的元素
    for (int num : squared_numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    
    return 0;
}

示例解释：

在示例代码中，我们定义了一个函数square，用于计算输入的值的平方。
首先创建了一个包含数字的vector容器numbers和一个空的vector容器squared_numbers。
然后使用transform算法，将numbers中的每个元素应用square函数进行平方操作，结果存储在squared_numbers中。
最后使用for循环打印输出squared_numbers中的元素，即每个数的平方值。
输出结果为：1 4 9 16 25。

通过transform算法，可以方便地对容器中的每个元素进行转换操作，并将结果存储在另一个容器中，减少了显式循环的编写。 transform算法提供了一种简洁而高效的方法来处理容器元素的映射操作。

C++遍历算法find

find算法概念：
find算法用于在容器中查找指定值第一次出现的位置，返回指向第一个等于该值的元素的迭代器，若未找到，则返回迭代器指向容器的末尾。
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示例代码：

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

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 在numbers中查找值为3的元素
    auto it = std::find(numbers.begin(), numbers.end(), 3);

    // 判断是否找到
    if (it != numbers.end()) {
        std::cout << "找到了值为3的元素，位置在索引 " << std::distance(numbers.begin(), it) << std::endl;
    } else {
        std::cout << "未找到值为3的元素" << std::endl;
    }

    return 0;
}