C++初学者指南-5.标准库(第二部分)–排序序列操作

不熟悉 C++ 的标准库算法？ ⇒ 简介

前提条件：必须对输入序列进行排序。
任何排序序列算法都不会检查这一点。

二分查找

在一个包含N个元素的有序序列中查找一个元素可以在O(log N)的时间内完成。
在最坏的情况下，在一个无序序列中找到一个元素需要 N 步。
二分查找算法

binary_search

用二分查找算法在序列中查找一个值
cppreference

std::vector<int> v {1,2,3,4,5,6,7,8};
// search in subrange (as in image):
cout << binary_search(begin(v)+2, begin(v)+7, 4);  // true
// search in entire vector:
cout << binary_search(begin(v), end(v), 8);  // true
cout << binary_search(begin(v), end(v), 9);  // false

运行示例程序

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lower_bound

返回序列中第一个不小于第三个参数值的迭代器，否则返回范围序列末尾位置迭代器。
cppreference

std::vector<int> v {0,1,2,3,4,5,6,7,8};
// find in subrange (as shown in image):
auto i = lower_bound(begin(v)+3, begin(v)+7, 5);
if (i != end(v)) {  // true ⇒ found
  cout << *i;  // 5
}
// find in entire vector
auto j = lower_bound(begin(v), end(v), 2);
if (j != end(v)) {  // true ⇒ found
  cout << *j;  // 2
}

运行示例代码

cppreference

upper_bound

返回序列中第一个大于第三个参数值的迭代器，否则返回范围序列末尾位置迭代器。
cppreference

std::vector<int> v {0,1,2,3,4,5,6,7,8};
// find in subrange (as shown in image):
auto i = upper_bound(begin(v)+3, begin(v)+7, 5);
if (i != end(v)) {  // true ⇒ found
  cout << *i;  // 6
}
// find in entire vector
auto j = upper_bound(begin(v), end(v), 2);
if (j != end(v)) {  // true ⇒ found
  cout << *j;  // 3
}

运行示例代码

cppreference

equal_range

在序列中查找第三个参数值，返回不小于此值的第一个元素的迭代器和第一个大于此值的第一个元素的迭代器对。
cppreference

std::vector<int> v {1,1,2,3,4,5,5,5,6,6,7,7,8};
// find in subrange (as shown in image):
auto r5 = equal_range(begin(v)+3, begin(v)+11, 5);
// erase range of '5'
v.erase(r5.first, r5.second);
for (int x : v) { cout << x << ' '; }  // 1 1 2 3 4 6 6 7 7 8
// find in entire vector
auto r6 = equal_range(begin(v), end(v), 6);
// erase range of '6'
v.erase(r6.first, r6.second);
for (int x : v) { cout << x << ' '; }  // 1 1 2 3 4 7 7 8

运行示例代码

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includes

如果范围1中可以找到范围2则返回true，否则返回false。
cppreference

std::vector<int> r1 {0,1,2,3,4,5,6,7};
std::vector<int> r2 {0,1,3,5,6,8,9};
// as shown in image
cout << includes(begin(r1), end(r1), begin(r2)+1, begin(r2)+5);  // true
// entire r2 in r1?
cout << includes(begin(r1), end(r1), begin(r2), end(r2));  // true

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合并

两个已排序的序列可以在线性时间内合并成一个排序序列。
合并算法

merge

cppreference

std::vector<int> in1 {0,2,4,6,7};
std::vector<int> in2 {1,3,5,8};
// make sure output can fit all elements
std::vector<int> out;
out.resize(in1.size() + in2.size());
merge(begin(in1), end(in1), begin(in2), end(in2), begin(out));
for (int x : out) { cout << x << ' '; }  // 0 1 2 3 4 5 6 7 8

运行示例代码

inplace_merge

cppreference

std::vector<int> v {0,2,3,5,6,1,3,4,8};
inplace_merge(begin(v), begin(v)+5, end(v));
for (int x : v) { cout << x << ' '; }  // 0 1 2 3 3 4 5 6 8

运行示例代码

cppreference

设置操作

像并集、交集等集合操作可以在排序列表上以线性时间进行，因此比在未排序列表上更快。

set_union

cppreference

std::vector<int> s1 {0,1,2,2,4,4,5};
std::vector<int> s2 {1,1,3,4,5};
// make sure output could fit all elements
std::vector<int> out;
out.resize(s1.size() + s2.size());
auto e = set_union(begin(s1), end(s1), begin(s2), end(s2), begin(out));
// shrink output to fit
out.erase(e, end(out));
for (int x : out) { cout << x << ' '; }  // 0 1 1 2 2 3 4 4 5

运行示例代码

cppreference

set_intersection

cppreference

std::vector<int> s1 {1,2,4,6,7};
std::vector<int> s2 {2,3,4,7};
// make sure output could fit all elements
std::vector<int> out;
out.resize(std::max(s1.size(),s2.size()));
auto e = set_intersection(begin(s1), end(s1), begin(s2), end(s2), begin(out));
// shrink output to fit
out.erase(e, end(out));
for (int x : out) { cout << x << ' '; }  // 2 4 7

运行示例代码

cppreference

set_difference

cppreference

std::vector<int> s1 {1,2,4,6,7};
std::vector<int> s2 {2,3,4,7};
// make sure output could fit all elements
std::vector<int> out;
out.resize(std::max(s1.size(),s2.size()));
auto e = set_difference(begin(s1), end(s1), begin(s2), end(s2), begin(out));
// shrink output to fit
out.erase(e, end(out));
for (int x : out) { cout << x << ' '; }  // 1 6

运行示例代码

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set_symmetric_difference

cppreference

std::vector<int> s1 {1,2,4,6,7};
std::vector<int> s2 {2,3,4,7};
// make sure output could fit all elements
std::vector<int> out;
out.resize(std::max(s1.size(),s2.size()));
auto e = set_symmetric_difference(
  begin(s1), end(s1), begin(s2), end(s2), begin(out));
// shrink output to fit
out.erase(e, end(out));
for (int x : out) { cout << x << ' '; }  // 1 3 6

运行示例代码

cppreference

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