C++系列-STL中搜索相关算法

news2024/9/19 6:29:25

STL中search相关算法

  • 💢search相关算法
    • 💢💢search算法举例
    • 💢💢search_n算法举例
    • 💢💢binary_search算法举例
  • 💢 lower_bound
  • 💢 upper_bound
  • 💢 lower_bound和upper_bound

纳兰性德《减字木兰花·相逢不语》
相逢不语，一朵芙蓉著秋雨。小晕红潮，斜溜鬟心只凤翘。
待将低唤，直为凝情恐人见。欲诉幽怀，转过回阑叩玉钗。

💢search相关算法

算法描述
search(beg1, end1, beg2, end2)在[beg1, end1) 范围内查找[beg2, end2)首次出现，查找成功，返回[beg1, end1)内第一次出现[beg2, end2)的位置，查找失败返回end1
search(beg1, end1, beg2, end2, pred)使用pred代替==操作符执行search()
search_n(beg, end, n, val)在[beg, end)范围内查找val出现n次的字序列
search_n(beg, end, n, val, pred)使用pred代替==操作符执行search_n()
binary_search(beg, end, val)使用二分法在[beg, end)范围内查找val，速度非常快。要求序列是有序的，否则结果未知，查找到后返回true，否则false
binary_search(beg, end, val, pred)使用pred代替==操作符执行binary_search()
lower_bound(beg, end, val)在[beg1, end1) 范围内查找第一个不小于val(>=val)的元素的迭代器，查找到后返回该元素的迭代器，否则返回序列的end()，因为内部是二分法实现的，需要保证是有序序列
lower_bound(beg, end, val，pred)查找第一个不满足pred的元素对应的迭代器
upper_bound(beg, end, val)在[beg1, end1) 范围内查找第一个大于val的元素的迭代器，查找到后返回该元素的迭代器，否则返回序列的end()，，因为内部是二分法实现的，需要保证是有序序列

💢💢search算法举例

👉 👉 👉
在下面的代码中，search(vec1.begin(), vec1.end(), vec2.begin(), vec2.end())，当在vec1{1, 33, 44, 2, 5, 55, 25, 44, 2, 7}中找到vec2{44, 2}时返回，在vec1中，有两处44,2子序列，只返回vec1中第一个44对应的迭代器。
search(vec1.begin(), vec1.end(), vec2.begin(), vec2.end(), [](int val1, int val2) -> bool {return val2 > val1;}，在vec1{1, 33, 23, 2, 5, 55, 25, 44, 2, 7}中，寻找连续的子序列，对应的元素分别小于vec2{44, 5}中的44,5，vec1中的23,2分别小于44,5，故返回vec1中23所对应的迭代器。

code:
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

template<typename T>
void print_vector(const vector<T>& vec)
{
	for (auto i_vec : vec)
	{
		cout << i_vec << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	vector<int> vec1 {1, 33, 44, 2, 5, 55, 25, 44, 2, 7};
	vector<int> vec2 {44, 2};
	vector<int>::iterator it = search(vec1.begin(), vec1.end(), vec2.begin(), vec2.end());
	if (it != vec1.end())
	{
		vector<int> vec3;
		vec3.assign(it, vec1.end());
		print_vector(vec3);
	}
	else
	{
		cout << "没找到" << endl;
	}
}

void test02()
{
	vector<int> vec1 {1, 33, 23, 2, 5, 55, 25, 44, 2, 7};
	vector<int> vec2 {44, 5};
	// vec2中是一个整体，vec1从头开始搜索，当发现连续的元素满足和vec2的关系时，停止搜索
	vector<int>::iterator it = search(vec1.begin(), vec1.end(), vec2.begin(), vec2.end(), [](int val1, int val2) -> bool {return val2 > val1;});
	if (it != vec1.end())
	{
		vector<int> vec3;
		vec3.assign(it, vec1.end());
		print_vector(vec3);
	}
	else
	{
		cout << "没找到" << endl;
	}
}
void main()
{
	test01();
	test02();
	system("pause");
}

result:
44 2 5 55 25 44 2 7
23 2 5 55 25 44 2 7

💢💢search_n算法举例

👉 👉 👉
在下面的代码中，search_n(vec1.begin(), vec1.end(), 2, 5)，在vec1 {1, 33, 44, 2, 5, 5, 25, 44, 2, 7}中搜索连续的2个5，返回第一个5对应的迭代器。
search_n(vec1.begin(), vec1.end(), 3, 5, [](int val1, int val2) -> bool {return val1 > val2;})，在谓词中，第1个参数val1是vec1中的元素，第2个参数val2是5。
在vec1{1, 33, 23, 2, 18, 55, 25, 44, 2, 7}中搜索，连续3个元素满足分别大于5，18, 55, 25满足条件，则返回第一个元素18对应的迭代器。

code:
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

template<typename T>
void print_vector(const vector<T>& vec)
{
	for (auto i_vec : vec)
	{
		cout << i_vec << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	vector<int> vec1 {1, 33, 44, 2, 5, 5, 25, 44, 2, 7};
	vector<int>::iterator it = search_n(vec1.begin(), vec1.end(), 2, 5);
	if (it != vec1.end())
	{
		vector<int> vec3;
		vec3.assign(it, vec1.end());
		print_vector(vec3);
	}
	else
	{
		cout << "没找到" << endl;
	}
}

void test02()
{
	vector<int> vec1 {1, 33, 23, 2, 18, 55, 25, 44, 2, 7};
	vector<int>::iterator it = search_n(vec1.begin(), vec1.end(), 3, 5, [](int val1, int val2) -> bool {return val1 > val2;});
	if (it != vec1.end())
	{
		vector<int> vec3;
		vec3.assign(it, vec1.end());
		print_vector(vec3);
	}
	else
	{
		cout << "没找到" << endl;
	}
}
void main()
{
	test01();
	test02();
	system("pause");
}

result:
5 5 25 44 2 7
18 55 25 44 2 7

💢💢binary_search算法举例

👉 👉 👉
binary_search是用二分法进行搜索的，序列应该是经过排序的，否则可能出现错误。
binary_search(vec1.begin(), vec1.end(), 2), 在vec1中搜索2，找到后返回true，否则为false。
binary_search(vec1.begin(), vec1.end(), 55, [](int val1, int val2)-> bool { return val1 > val2; });, 首先在vec1中搜索55，找到后，取vec1.begin()到55对应的迭代器区间中所有元素，与55进行pred中的规则判断，若区间中含有满足对比规则的元素，则返回 true ，反之返回 false。

code:
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

template<typename T>
void print_vector(const vector<T>& vec)
{
	for (auto i_vec : vec)
	{
		cout << i_vec << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	vector<int> vec1 {1, 33, 44, 2, 5, 25, 7};
	cout << "vec1排序前:" << endl;
	print_vector(vec1);

	cout << "vec1排序后:" << endl;
	sort(vec1.begin(), vec1.end());
	print_vector(vec1);

	bool result = binary_search(vec1.begin(), vec1.end(), 2);
	if (result)
	{
		cout << "找到了" << endl << endl;
	}
	else
	{
		cout << "没找到" << endl << endl;
	}
}

void test02()
{
	vector<int> vec1 {1, 33, 23, 18, 55, 25, 44, 23, 7};
	cout << "vec1排序前:" << endl;
	print_vector(vec1);

	cout << "vec1排序后:" << endl;
	sort(vec1.begin(), vec1.end(),greater<int>());
	print_vector(vec1);
	// bool std::binary_search(_FwdIt _First, _FwdIt _Last, const _Ty & _Val, _Pr _Pred);
	// _Pred 为 bool (*)(const _Ty & _Ele, const _Ty & _Val)
	// 在bool binary_search(_FwdIt _First, _FwdIt _Last, const _Ty& _Val)的基础上，取_First至_Val迭代器区间的所有元素，
	// 与Val进行自定义规则的对比，若区间中含有满足对比规则的元素，则返回 true ，反之返回 false。
	bool result = binary_search(vec1.begin(), vec1.end(), 55, [](int val1, int val2)-> bool { return val1 > val2; });
	if (result)
	{
		cout << "找到了" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "没找到" << endl;
	}
}

void main()
{
	test01();
	test02();
	system("pause");
}

result:
vec1排序前:
1 33 44 2 5 25 7
vec1排序后:
1 2 5 7 25 33 44
找到了

vec1排序前:
1 33 23 18 55 25 44 23 7
vec1排序后:
55 44 33 25 23 23 18 7 1
找到了

💢 lower_bound

  • 🔥找到第一个可以插入 __val 的位置，并且不改变原有排序。
  • 🔥找到的是大于等于目标数的位置。

👉 👉 👉
ForwardIterator lower_bound (ForwardIterator first, ForwardIterator last, const T& val);前两个分别为起始和结束迭代器，val是要进行对比的数值。
ForwardIterator lower_bound (ForwardIterator first, ForwardIterator last, const T& val, Compare comp); comp是自定义的比较规则。
前提是有序的情况下，lower_bound 返回指向第一个值不小于 val 的位置，也就是返回第一个大于等于val值的位置（通过二分查找）。
lower_bound(vec1.begin(), vec1.end(), 3); // – 排序后: 1 2 5 7 25 33 44, 第1个>=3的元素是5，返回其迭代器。
cout << "distance(vec1.begin(), iter1): " << distance(vec1.begin(), iter1) << endl; // distance用于计算两个迭代器之间的距离，从vec1.begin()到5对应的迭代器,距离是2。
lower_bound(vec1.begin(), vec1.end(), 6, [](int val1, int val2)-> bool { return val1 < val2; })，寻找序列中第一个不满足<6的元素。

code:
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

template<typename T>
void print_vector(const vector<T>& vec)
{
	for (auto i_vec : vec)
	{
		cout << i_vec << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	vector<int> vec1 {1, 33, 44, 2, 5, 25, 7};
	cout << "vec1排序前:" << endl;
	print_vector(vec1);

	cout << "vec1排序后:" << endl;
	sort(vec1.begin(), vec1.end());
	print_vector(vec1);

	vector<int>::iterator iter1;
	vector<int>::iterator iter2;

	// 在动态数组中寻找 >=3 出现的第一个数 并以迭代器的形式返回
	iter1 = lower_bound(vec1.begin(), vec1.end(), 3);  // -- 排序后: 1 2 5 7 25 33 44, 第1个>=3的元素是5，返回其迭代器
	// 在动态数组中寻找 >=7 出现的第一个数 并以迭代器的形式返回
	iter2 = lower_bound(vec1.begin(), vec1.end(), 30);  // -- 排序后: 1 2 5 7 25 33 44, 第1个>=30的元素是33，返回其迭代器
	// distance用于计算两个迭代器之间的距离，从vec1.begin()到5对应的迭代器,距离是2
	cout << "distance(vec1.begin(), iter1): " << distance(vec1.begin(), iter1) << endl;
	// distance用于计算两个迭代器之间的距离，从vec1.begin()到33对应的迭代器,距离是5 
	cout << "distance(vec1.begin(), iter2): " << distance(vec1.begin(), iter2) << endl; 
}

void test02()
{
	vector<int> vec1 {2, 7, 18, 23, 25, 33, 44, 55};
	sort(vec1.begin(), vec1.end());
	cout << "\nvec1:" << endl;
	print_vector(vec1);

	vector<int>::iterator iter1;
	vector<int>::iterator iter2;
	// vec1的元素是2, 7, 18, 23, 25, 33, 44, 55
	
	// iter1, pred的条件是val1<val2, vec1中的元素小于val2,lower_bound返回的是不满足pred设定的条件第1个元素，
	// 那么应该找到第一个不满足小于6的元素,是7，则返回7对应的迭代器。
	iter1 = lower_bound(vec1.begin(), vec1.end(), 6, [](int val1, int val2)-> bool { return val1 < val2; });
	
	// 应该找到第一个不满足小于30的元素,是7，则返回33对应的迭代器。
	iter2 = lower_bound(vec1.begin(), vec1.end(), 30, [](int val1, int val2)-> bool { return val1 < val2; });
	if (iter1 == vec1.end())
	{
		cout << "没找到" << endl;
	}
	else
	{
		cout << *iter1 << endl;
	}

	if (iter2 == vec1.end())
	{
		cout << "没找到" << endl;
	}
	else
	{
		cout << *iter2 << endl;
	}
}
void main()
{
	test01();
	test02();
	system("pause");
}

result:
vec1排序前:
1 33 44 2 5 25 7
vec1排序后:
1 2 5 7 25 33 44
distance(vec1.begin(), iter1): 2
distance(vec1.begin(), iter2): 5

vec1:
2 7 18 23 25 33 44 55
7
33

💢 upper_bound

  • 🍐找到最后一个可以插入 val 而不改变原来有序数组的排序位置。
  • 🍐前提是有序的情况下，upper_bound 返回第一个大于–val值的位置（通过二分查找）。
  • 🍐 用lower_bound类似。只是把lower_bound的 大于等于换成大于, pred是相同的用法。

👉 👉 👉
upper_bound(vec1.begin(), vec1.end(), 4)即找到序列中第一个大于4的位置。
upper_bound(vec1.begin(), vec1.end(), 4, [](int val, int serial)-> bool { return val < serial; }); _Pred(_Val, *_UMid)中的第1个参数是upper_bound中的第3个参数，本例中_Pred要求4<序列中的值，找到第一个满足的位置，应该为8。

code:
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

void test01()
{
	vector<int> vec1 = { 1, 4, 8, 18, 22, 34, 55 };

	vector<int>::iterator iter1;
	vector<int>::iterator iter2;

	// 在vec1中寻找>4的第一个数 返回其迭代器
	iter1 = upper_bound(vec1.begin(), vec1.end(), 4);  // 大于4，则指向8
	// 在动态数组中寻找 >7 出现的第一个数 并以迭代器的形式返回
	iter2 = upper_bound(vec1.begin(), vec1.end(), 15); // 大于17，则指向18
	
	if (iter1 == vec1.end())
		cout << "未找到满足条件的元素" << endl;
	else
	{
		cout << "*iter1: " << * iter1 << endl;  
	}
	if (iter2 == vec1.end())
		cout << "未找到满足条件的元素" << endl;
	else
	{
		cout << "*iter2: " << * iter2 << endl; 
	}
}

void test02()
{
	vector<int> vec1 = { 1, 4, 8, 18, 22, 34, 55 };

	vector<int>::iterator iter1;
	vector<int>::iterator iter2;

	// _Pred(_Val, *_UMid)中的第1个参数是upper_bound中的第3个参数，本例中_Pred要求4<序列中的值，找到第一个满足的位置，应该为8
	iter1 = upper_bound(vec1.begin(), vec1.end(), 4, [](int val, int serial)-> bool { return val < serial; }); 

	if (iter1 == vec1.end())
		cout << "未找到满足条件的元素" << endl;
	else
	{
		cout << "*iter1: " << *iter1 << endl; 
	}
}

void main()
{
	test01();
	test02();
	system("pause");
}

result:
*iter1: 8
*iter2: 18
*iter1: 8

💢 lower_bound和upper_bound

  • 🥝 在没有pred参数的情况下，lower_bound是寻找第一个大于等于参数val的元素的位置，upper_bound是寻找第一个大于参数val的元素的位置。
  • 🥝 有pred的情况下，lower_bound中pred的默认参数为_Pred(*_UMid, _Val)，第1个是序列中的元素，第2个是lower_bound中的val参数。upper_bound中pred的默认参数为_Pred(_Val, *_UMid)，第2个是upper_bound中的val参数，第2个是序列中的元素。

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开发语言&#xff1a;Java框架&#xff1a;springbootuniappJDK版本&#xff1a;JDK1.8服务器&#xff1a;tomcat7数据库&#xff1a;mysql 5.7&#xff08;一定要5.7版本&#xff09;数据库工具&#xff1a;Navicat11开发软件&#xff1a;eclipse/myeclipse/ideaMaven包&#…
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使用随机森林模型在digits数据集上执行分类任务

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程序功能 使用随机森林模型对digits数据集进行手写数字分类任务。具体步骤如下&#xff1a; 加载数据&#xff1a;从digits数据集中获取手写数字图片的特征和对应的标签。 划分数据&#xff1a;将数据集分为训练集和测试集&#xff0c;测试集占30%。 训练模型&#xff1a;使用…
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鸿蒙开发笔记_电商严选02_登录页面跳转到我的页面、并传值

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鸿蒙开发笔记整理，方便以后查阅！ 由于上班较忙，只能抽空闲暇时间，快速整理更新中。。。 登录页面跳转到我的页面、并传值 效果图 我的设置页面 /*** 我的设置页面*/ import CommonConstants from ./CommonConstants import ItemData from ./ItemData import DataModel fr…
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