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簡單談談C++ 頭文件系列之(algorithm)

編輯:關於C++

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簡介

algorithm頭文件是C++的標准算法庫,它主要應用在容器上。 因為所有的算法都是通過迭代器進行操作的,所以算法的運算實際上是和具體的數據結構相分離的 ,也就是說,具有低耦合性。 因此,任何數據結構都能使用這套算法庫,只要它具有相應的迭代器類型。

算法類別

如上圖所示,庫中的算法主要分為4類:

    非修改性順序操作(Non-modifying sequence operations) 可變順序操作(Mutating sequence operations) 排序和關系操作(Sorting and related operations) C庫算法(C library algorithms)

用過這個算法庫的人都知道,裡面的很多算法都是成對出現的,一個概念的算法經常有多個版本:

in-place version: 普通版本,直接操作對迭代器進行操作。 copying version: 拷貝版本,需要傳入輸出迭代器作為拷貝的destination。 該版本一般帶有copy字樣。 predicate version: 謂詞版本,需要傳入謂詞作為判斷的標准。 該版本一般帶有if字樣。

Non-modifying sequence operations

all_of : 判斷是否范圍內的所有元素都滿足條件。 any_of : 判斷是否范圍內的所有元素中有一個滿足條件。 none_of : 判斷是否范圍內的所有元素中沒有一個滿足條件。 for_each : 對指定范圍內的每一個元素進行指定的操作。 find、find_if、find_if_not : 在指定范圍中查找滿足某個條件(值相等、條件滿足、條件不滿足)的元素。 find_end : 在指定序列中查找最後一個相等(或滿足謂詞條件)子序列。 find_first_of : 在指定序列中查找第一個出現在另一個序列中(或滿足謂詞條件)的元素。 adjacent_find : 在指定序列中查找第一個相等(值相等、滿足條件)的元素對(2個元素)。 count、count_if : 對制定序列中的滿足條件(值相等、滿足條件)的元素進行計數。 mismatch : 給定兩個元素序列,返回第一個不匹配(值不相等、不滿足條件)的元素位置,以一個迭代器對指出。 equal : 判斷兩個序列是否相等(值相等、滿足謂詞條件)。 is_permutation : 判斷是否一個序列是另一個序列的排列,即只有排列方式不相等(值不相等、不滿足謂詞條件)。 search、search_n : 在給定序列中查找子序列或者n個重復的元素序列。

Mutating sequence operations

copy、copy_n、copy_if、copy_backward : 拷貝序列、拷貝序列中前n個元素、拷貝序列中滿足條件的、從後往前拷貝序列。 move、move_backward : 移動序列、從後往前移動序列(移動後,任然可以對源序列進行操作,但元素值是未指定的)。 swap、iter_swap : 逐元素交換序列、交換兩個序列。 transform : 對一個 序列進行變換並輸出、對兩個序列進行變換並輸出(變換通過自定義謂詞來實現)。 replace、replace_if、replace_copy、replace_copy_if : 替換滿足條件(值相等、滿足謂詞條件)的元素為給定元素、替換滿足條件的元素並將其拷貝至別處。 fill、fill_n : 將給定序列元素填充為給定值、 將給定的前n個元素填充為給定值。 generate、generate_n : 用自定義的生成器生成元素,並將這些元素賦值給給定序列或前n個序列。 remove、remove_if : 移除相等或滿足謂詞條件的元素。 注意,若有元素被移除,指向這些元素之後的迭代器的可以使用,但結果是未指定的(unspecified)。 unique、unique_copy : 使序列唯一(即若有重復元素,保留第一個,其余全部移除)、是序列唯一並拷貝至目的地。 reverse、reverse_copy : 將給定序列逆轉、將給定序列逆轉並拷貝至目的地。 rotate、rotate_copy : 將給定序列左旋轉(middle - first)個元素、將給定序列左旋轉(middle - first)個元素並拷貝。 shuffle : 使用均勻隨機數生成器將給定序列洗牌(即打亂,重新分布)。

下面幾個函數有關分區的同一方面,但又功能卻不想上面所列那麼相似,故而分開敘述:

is_partition : 用給定的一元謂詞判斷給定序列是否被正確分區(即前一部分元素調用謂詞返回true,後一部分返回false)。 partition : 對給定序列進行分區操作。 stable_partition : 與partition操作相似,但是兩個group(即分區成的兩個分區)內元素的相關順序保持不變(stable)。 partition_copy : 與partition相似,但是兩個分區group結果被拷貝到兩個指定的位置。 partition_point : 返回分區點,該點之前、該點之後(包括該點)分別為兩個分區。

Sorting and related operations

這些函數都有兩個版本:使用operator < 的、使用函數子Compare的。

sort : 排序。 stable_sort : 穩定排序。 partial_sort : 部分排序,對於給定的序列,只排序前middle - first個元素,並將它們放置在[first, middle)范圍中,剩余位置的元素順序為指定。 partial_sort_copy : paartial_sort函數的copy版本。 is_sorted、is_sorted_util : 判斷給定序列是否為已排序(使用operator < 或 自定義函數子判斷)的。 nth_element : 將nth迭代器指定的位置排序為結果元素。(實際上應該是使用快排實現的) lower_bound、upper_bound、equal_range : 返回下界、上界、相等性范圍。 binary_search : 在給定序列中對元素進行二分查找。 merge、inplace_merge : 合並兩個序列並輸出。 includes : 判斷是否一個序列重的所有元素都被包含在另一個序列中。 set_union : 並集。 set_intersection : 交集。 set_difference : 差集。 set_symmetric_difference : 對稱差集。 push_heap : 將一個元素push進由序列表示的heap中,並維持堆得性質。 pop_heap : 將一個元素從heap中pop(實際上被交換到尾部)。 make_heap : 將給定序列構造成heap。 sort_heap : 對給定堆進行排序(可能有特殊的算法對堆排序進行優化)。 is_heap、is_heap_util : 判斷給定序列是否為堆、判斷給定序列到哪個位置之前為堆。 min、max : 返回最小值、最大值。 minmax : 返回pair min_element、max_element : 返回序列中第一個最小值、最大值。 minmax_element : 返回pair lexicographical_compare : 對兩個序列進行字典序排序。 next_permutation、prev_permutation : 判斷給定序列是否存在下一個或者上一個組合(所有可能的排列組合先由字典序排序,再進行判斷)。

C library algorithms

該頭文件還包含了標准C頭文件stdlib.h,大體相同。 只是出於與C兼容的目的,bsearchqsort同時包含了C和C++的兩個函數簽名。

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