C++11后的STL算法

news2024/9/22 7:26:35

文章目录

  • 一、函数对象
  • 二、预定义的函数对象
  • 三、算法函数
    • 1.自己实现foreach算法
    • 2.自己实现的findif算法
    • 3.自己实现bsort算法

一、函数对象

STL提供了很多处理容器的函数模板，它们的设计是相同的，有以下特点：
1）用迭代器表示需要处理数据的区间。
2）返回迭代器放置处理数据的结果（如果有结果）。
3）接受一个函数对象参数（结构体模板），用于处理数据（如果需要）。

很多STL算法都使用函数对象，也叫函数符（functor），包括函数名、函数指针和仿函数。

函数符的概念：
1）生成器（generator）：不用参数就可以调用的函数符。
2）一元函数（unary function）：用一个参数可以调用的函数符。
3）二元函数（binary function）：用两个参数可以调用的函数符。
改进的概念：
1）一元谓词（predicate）：返回bool值的一元函数。
2）二元谓词（binary predicate）：返回bool值的二元函数。

二、预定义的函数对象

STL定义了多个基本的函数符，用于支持STL的算法函数。

包含头文件：#include <functional>

在这里插入图片描述

三、算法函数

STL将算法函数分成四组：
1）非修改式序列操作：对区间中的每个元素进行操作，这些操作不修改容器的内容。
2）修改式序列操作：对区间中的每个元素进行操作，这些操作可以容器的内容（可以修改值，也可以修改排列顺序）。
3）排序和相关操作：包括多个排序函数和其它各种函数，如集合操作。
4）通用数字运算：包括将区间的内容累积、计算两个容器的内部乘积、计算小计、计算相邻对象差的函数。通常，这些都是数组的操作特性，因此vector是最有可能使用这些操作的容器。

前三组在头文件#include <algorithm>中，第四组专用于数值数据，在#include <numeric>中。

在这里插入图片描述

  • eg：
    在这里插入图片描述
#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>
#include <algorithm>
using  namespace std;

template<typename T>
struct girl   {
	T   m_yz;         // 统计的颜值。
	int m_count;   // 符合条件的元素个数。

	girl(const T yz) : m_yz(yz), m_count(0) {}

	void operator()(const T& yz) {
		if (yz==m_yz) 	m_count++;
	}
};

int main()
{
	vector<int> vv = { 1,3,2,4,1,2,3,1,4,3 };   // 1-极漂亮；2-漂亮；3-普通；4-歪瓜裂枣
	
	//返回对象本身
	girl<int> g=for_each(vv.begin(), vv.end(), girl<int>(1));       // 按颜值统计超女人数。

	cout << "g.m_count=" << g.m_count << endl;
}

1.自己实现foreach算法

#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>
#include <algorithm>
using  namespace std;
/*
void zsshow(int const& no)    // 张三的个性化表白函数。
{
	cout << "亲爱的" << no << "号：我是一只傻傻鸟。\n";
}
*/
template<typename T>
void zsshow(const T& no)    // 张三的个性化表白函数。
{
	cout << "亲爱的" << no << "号：我是一只傻傻鸟。\n";
}
/*
class czs   // 张三的个性化表白仿函数。
{
public:
	void operator()(int const& no) {  
		cout << "亲爱的" << no << "号：我是一只傻傻鸟。\n";
	}
};
*/
template<typename T>
class czs   // 张三的个性化表白仿函数。
{
public:
	void operator()(const T& no) {  
		cout << "亲爱的" << no << "号：我是一只傻傻鸟。\n";
	}
};
/*
void foreach(const vector<int>::iterator first, const vector<int>::iterator last)
{
	for (auto it = first; it != last; it++)
		cout << "亲爱的" << *it << "号：我是一只傻傻鸟。\n";
}

void foreach(const vector<int>::iterator first, const vector<int>::iterator last, void(*pfnc)(int const&))
{
	for (auto it = first; it != last; it++)
		pfnc(*it);
}

void foreach(const vector<int>::iterator first, const vector<int>::iterator last, czs pfnc)
{
	for (auto it = first; it != last; it++)
		pfnc(*it);
}

*/
//这里模板的思想是传迭代器，若对象进行值传递或者引用传递，则只是支持某种类型的对象
template<typename T1, typename T2>
void foreach(const T1 first, const T1 last, T2 pfun)
{
	for (auto it = first; it != last; it++)
		pfun(*it);        // 以超女编号为实参调用类的operator()函数。
}

int main()
{
	vector<int> bh = { 5,8,2,6,9,3,1,7 };   // 存放超女编号的容器。
	//list<string> bh = { "05","08","02","06","09","03","01","07" };   // 存放超女编号的容器。

	// 写一个函数，在函数中遍历容器，向超女表白，表白的方法可自定义。
	foreach(bh.begin(), bh.end(), zsshow<int>);  // 第三个参数是模板函数。
	
	foreach(bh.begin(), bh.end(), czs<int>());       // 第三个参数是仿函数。
}

2.自己实现的findif算法

  • eg1：
#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>
#include <algorithm>
using  namespace std;

template<typename T>
bool zsshow(const T& no,const T & in_no)    // 张三的个性化表白函数。
{
	if (no != in_no) return false;
	cout << "亲爱的" << no << "号：我是一只傻傻鸟。\n";
	return true;
}

template<typename T>
class czs   // 张三的个性化表白仿函数。
{
public:
	bool operator()(const T& no, const T& in_no) {
		if (no != in_no) return false;
		cout << "亲爱的" << no << "号：我是一只傻傻鸟。\n";
		return true;
	}
};

template<typename T1, typename T2, typename T3>
T1 findif(const T1 first, const T1 last, T2 pfun,T3 in_no)
{
	for (auto it = first; it != last; it++)
		if (pfun(*it, in_no) ==true)  return it;        // 用迭代器调用函数对象。

	return last;
}

int main()
{
	vector<int> bh = { 5,8,2,6,9,33,1,7 };   // 存放超女编号的容器。
	//list<string> bh = { "05","08","02","06","09","03","01","07" };   // 存放超女编号的容器。

	auto it1=findif(bh.begin(), bh.end(), zsshow<int>,2);  // 第三个参数是模板函数。
	if (it1 == bh.end()) cout << "查找失败。\n";
	else cout << "查找成功：" << *it1 << endl;

	auto it2=findif(bh.begin(), bh.end(), czs<int>(),33);       // 第三个参数是仿函数。
	if (it2 == bh.end()) cout << "查找失败。\n";
	else cout << "查找成功：" << *it2 << endl;
}
  • eg2：更好的方式
#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>
#include <algorithm>  // STL算法函数头文件。
using  namespace std;

template<typename T>
bool zsshow(const T& no)    // 张三的个性化表白函数。
{
	if (no != 3) return false;
	cout << "亲爱的" << no << "号：我是一只傻傻鸟。\n";
	return true;
}

template<typename T>
class czs   // 张三的个性化表白仿函数。
{
public:
	T m_no;     // 存放张三喜欢的超女编号。
	czs(const T& no) : m_no(no) {}  // 构造函数的参数是张三喜欢的超女编号。
	bool operator()(const T& no) {
		if (no != m_no) return false;
		cout << "亲爱的" << no << "号：我是一只傻傻鸟。\n";
		return true;
	}
};

template<typename T1, typename T2>
T1 findif(const T1 first, const T1 last, T2 pfun)
{
	for (auto it = first; it != last; it++)
		if (pfun(*it) ==true)  return it;        // 用迭代器调用函数对象。

	return last;
}

int main()
{
	vector<int> bh = { 5,8,2,6,9,33,1,7 };   // 存放超女编号的容器。
	//list<string> bh = { "05","08","02","06","09","03","01","07" };   // 存放超女编号的容器。

	auto it1=find_if(bh.begin(), bh.end(), zsshow<int>);  // 第三个参数是模板函数。
	if (it1 == bh.end()) cout << "查找失败。\n";
	else cout << "查找成功：" << *it1 << endl;

	auto it2=find_if(bh.begin(), bh.end(), czs<int>(8));       // 第三个参数是仿函数。
	if (it2 == bh.end()) cout << "查找失败。\n";
	else cout << "查找成功：" << *it2 << endl;
}

3.自己实现bsort算法

#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>
#include <algorithm>   // STL算法函数。
#include <functional>   // STL仿函数。
using  namespace std;

template<typename T>
bool compasc(const T& left, const T& right)   {     // 普通函数，用于升序。
	return left < right;
}

template<typename T>
struct _less
{
	bool operator()(const T& left, const T& right) { // 仿函数，用于升序。
		return left < right;
	}
};

template<typename T>
bool compdesc(const T& left, const T& right) {     // 普通函数，用于降序。
	return left > right;
}

template<typename T>
class _greater
{
public:
	bool operator()(const T& left, const T& right) { // 仿函数，用于降序。
		return left > right;
	}
};

template<typename T, typename compare>
void bsort(const T first, const T last, compare comp)  // 冒泡排序。
{
	while(true)
	{
		bool bswap = false;        // 本轮遍历已交换过元素的标识，true-交换过，false-未交换过。
		for (auto it = first; ; )
		{
			auto left = it;                  // 左边的元素。
			it++;
			auto right = it;               // 右边的元素。
			if (right == last) break;  // 表示it1已经是最后一个元素了。

			//if (*left > *right)             // 如果左边的元素比右边大，交换它们的值。
			//if (*left < *right)             // 如果左边的元素比右边小，交换它们的值。
			// 排序规则：如果comp()返回true，left排在前面（升序），否则right排在前面（降序）。
			if (comp(*left, *right) == true)  continue;

			// 交换两个元素的值。
			auto tmp = *right;
			*right = *left;
			*left = tmp;
			bswap = true;        // 一轮遍历已交换过元素的标识。
		}

		if (bswap == false) break;  // 如果在for循环中不曾交换过元素，说明全部的元素已有序。
	}
}

int main()
{
	vector<int> bh = { 5,8,2,6,9,33,1,7 };   // 存放超女编号的容器。
	//list<string> bh = { "05","08","02","06","09","03","01","07" };   // 存放超女编号的容器。

	//bsort(bh.begin(), bh.end(),compasc<int>);        // 普通函数（升序）。
	//bsort(bh.begin(), bh.end(), compdesc<int>);     // 普通函数（降序）。

	//bsort(bh.begin(), bh.end(),_less<int>());             // 仿函数（升序）。
	//bsort(bh.begin(), bh.end(), _greater<int>());      // 仿函数（降序）。

	//bsort(bh.begin(), bh.end(), less<int>());             // STL提供的仿函数（升序）。
	//bsort(bh.begin(), bh.end(), greater<int>());       // STL提供的仿函数（降序）。

	//sort(bh.begin(), bh.end(),_less<int>());             // 仿函数（升序）。
	sort(bh.begin(), bh.end(), _greater<int>());      // 仿函数（降序）。

	for (auto val : bh)
		cout << val << " ";
	cout << endl;
}
  • ref：从0基础系统化学习C++，不可能学不会

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