C++11标准模板（STL）- 算法（std::min_element）

news2025/1/16 21:11:58

定义于头文件 <algorithm>

算法库提供大量用途的函数（例如查找、排序、计数、操作），它们在元素范围上操作。注意范围定义为 [first, last) ，其中 last 指代要查询或修改的最后元素的后一个元素。

返回范围内的最小元素

std::min_element

template< class ForwardIt > ForwardIt min_element( ForwardIt first, ForwardIt last );	(1)	(C++17 前)
template< class ForwardIt > constexpr ForwardIt min_element( ForwardIt first, ForwardIt last );	(1)	(C++17 起)
template< class ExecutionPolicy, class ForwardIt > ForwardIt min_element( ExecutionPolicy&& policy, ForwardIt first, ForwardIt last );	(2)	(C++17 起)
template< class ForwardIt, class Compare > ForwardIt min_element( ForwardIt first, ForwardIt last, Compare comp );	(3)	(C++17 前)
template< class ForwardIt, class Compare > constexpr ForwardIt min_element( ForwardIt first, ForwardIt last, Compare comp );		(C++17 起)
template< class ExecutionPolicy, class ForwardIt, class Compare > ForwardIt min_element( ExecutionPolicy&& policy, ForwardIt first, ForwardIt last, Compare comp );		(4)	(C++17 起)

寻找范围 [first, last) 中的最小元素。

1) 用 operator< 比较元素。

3) 用给定的二元比较函数 comp 比较元素。

2,4) 同 (1,3) ，但按照 policy 执行。这些重载仅若 std::is_execution_policy_v<std::decay_t<ExecutionPolicy>> 为 true 才参与重载决议。

参数

first, last	-	定义要检验范围的向前迭代器
policy	-	所用的执行策略。细节见执行策略。
comp	-	比较函数对象（即满足比较 (Compare) 要求的对象），若`a` 小于 `b` ，则返回 true 。比较函数的签名应等价于如下： bool cmp(const Type1 &a, const Type2 &b); 虽然签名不必有 const & ，函数也不能修改传递给它的对象，而且必须接受（可为 const 的）类型 `Type1` 与 `Type2` 的值，无关乎值类别（从而不允许 Type1 & ，亦不允许 Type1 ，除非 `Type1` 的移动等价于复制 (C++11 起)）。类型 Type1 与 Type2 必须使得 ForwardIt 类型的对象能在解引用后隐式转换到这两个类型。
类型要求
- `ForwardIt` 必须满足遗留向前迭代器 (LegacyForwardIterator) 的要求。

返回值

指向范围 [first, last) 中最小元素的迭代器。若范围中有多个元素等价于最小元素，则返回指向首个这种元素的迭代器。若范围为空则返回 last 。

复杂度

准确比较 max(N-1,0) 次，其中 N = std::distance(first, last) 。

异常

拥有名为 ExecutionPolicy 的模板形参的重载按下列方式报告错误：

若作为算法一部分调用的函数的执行抛出异常，且 ExecutionPolicy 为标准策略之一，则调用 std::terminate 。对于任何其他 ExecutionPolicy ，行为是实现定义的。
若算法无法分配内存，则抛出 std::bad_alloc 。

可能的实现

版本一

template<class ForwardIt>
ForwardIt min_element(ForwardIt first, ForwardIt last)
{
    if (first == last) return last;
 
    ForwardIt smallest = first;
    ++first;
    for (; first != last; ++first) {
        if (*first < *smallest) {
            smallest = first;
        }
    }
    return smallest;
}

版本二

template<class ForwardIt, class Compare>
ForwardIt min_element(ForwardIt first, ForwardIt last, Compare comp)
{
    if (first == last) return last;
 
    ForwardIt smallest = first;
    ++first;
    for (; first != last; ++first) {
        if (comp(*first, *smallest)) {
            smallest = first;
        }
    }
    return smallest;
}

调用示例

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <functional>
#include <vector>
#include <iterator>
#include <time.h>

using namespace std;

struct Cell
{
    int x;
    int y;

    Cell &operator +=(const Cell &cell)
    {
        x += cell.x;
        y += cell.y;
        return *this;
    }

    bool operator <(const Cell &cell) const
    {
        if (x == cell.x)
        {
            return y < cell.y;
        }
        else
        {
            return x < cell.x;
        }
    }
};

std::ostream &operator<<(std::ostream &os, const Cell &cell)
{
    os << "{" << cell.x << "," << cell.y << "}";
    return os;
}

int main()
{
    srand((unsigned)time(NULL));;

    std::cout << std::boolalpha;

    auto func1 = []()
    {
        int n = std::rand() % 10 + 100;
        Cell cell{n, n};
        return cell;
    };

    // 初始化cells1
    vector<Cell> cells1(6);
    std::generate(cells1.begin(), cells1.end(), func1);

    // 打印cells1
    std::copy(cells1.begin(), cells1.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    // 获取队列中最大都元素
    std::vector<Cell>::iterator result1;
    result1 = std::min_element(cells1.begin(), cells1.end());

    std::cout << "min element at:       " << std::distance(cells1.begin(), result1) << '\n';
    std::cout << "min_element cells1:   " << *result1 << std::endl;
    std::cout << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    auto larger = [](const Cell & a, const Cell & b)
    {
        if (a.x == b.x)
        {
            return a.y < b.y;
        }
        else
        {
            return a.x < b.x;
        }
    };

    // 初始化cells2
    vector<Cell> cells2(6);
    std::generate(cells2.begin(), cells2.end(), func1);

    // 打印cells2
    std::copy(cells2.begin(), cells2.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    // 获取队列中最大都元素
    std::vector<Cell>::iterator result2;
    result2 = std::min_element(cells2.begin(), cells2.end(), larger);

    std::cout << "min element at:       " << std::distance(cells2.begin(), result2) << '\n';
    std::cout << "min_element cells2:   " << *result2 << std::endl;
    std::cout << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}