【转】STL算法 <algorithm>中各种算法解析

原文：/article/1413065.html

一，巡防算法

for_each(容器起始地址，容器结束地址，要执行的方法)

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>

using namespace std;

template<class T>
struct plus2
{
void operator()(T&x)const
{
x+=2;
}

};

void printElem(int& elem)
{
cout << elem << endl;
}

二，find算法

int *find(int *begin，int *end，int value)

前闭后合的区间 begin，end中，查找value如果查找到了就返回第一个符合条件的元素，否则返回end指针

#include <iostream>
#include <algorithm>

using namespace std;

void printElem(int& elem)
{
cout << elem << endl;
}

int main()
{
int ia[]={0,1,2,3,4,5,6};

int *i= find(ia,ia+7,9);//在整个数组中查找元素 9
int *j= find(ia,ia+7,3);//在整个数组中查找元素 3
int *end=ia+7;//数组最后位置
if(i == end)
cout<<"没有找到元素 9"<<endl;
else
cout<<"找到元素9"<<endl;

if(j == end)
cout<<"没有找到元素 3"<<endl;
else
cout<<"找到元素"<<*j<<endl;
return 0;
}

三，数值算法

包含在<numeric>头文件中

#include <iostream>
#include <numeric>  //数值算法
#include <vector>
#include <functional>
#include <iterator>

#include <math.h>
using namespace std;

int main()
{
int ia[]={1,2,3,4,5};
vector<int> iv(ia,ia+5);

cout<<accumulate(iv.begin(),iv.end(),0)<<endl; //累加  初值为0
cout<<accumulate(iv.begin(),iv.end(),0,minus<int>())<<endl; //累加 符号位负

cout<<inner_product(iv.begin(),iv.end(),iv.begin(),10)<<endl;//两个数组内积  初值为10
cout<<inner_product(iv.begin(),iv.end(),iv.begin(),10,minus<int>(),plus<int>())<<endl;//10-(1+1)-(2+2)

ostream_iterator<int> oite(cout," ");//迭代器绑定到cout上作为输出使用
partial_sum(iv.begin(),iv.end(),oite);//依次输出前n个数的和

cout<<endl;
partial_sum(iv.begin(),iv.end(),oite,minus<int>());//依次输出第一个数减去（除第一个数外到当前数的和）

cout<<endl;
adjacent_difference(iv.begin(),iv.end(),oite); //输出相邻元素差值 前面-后面

cout<<endl;
adjacent_difference(iv.begin(),iv.end(),oite,plus<int>()); //输出相邻元素差值 前面+后面  。前面更改影响后面元素

cout<<endl;
cout<<pow(10,3)<<endl; // 平方

/*  VC 不支持   只有安装了才SGI STL支持
int n=3;
iota(iv.begin(),iv.end(),n);//在指定区间填入n  n+1 n+2
for(int i=0;i<iv.size();++i)
cout<<iv[i]<<" ";

*/
return 0;
}

四，基本算法

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>

using namespace std;

template<typename T>
struct display
{
void operator()(const T  &x)const
{
cout<<x<<" ";
}

};

int main()
{
int ia[]={0,1,2,3,4,5,6,7,8};
vector<int> iv1(ia,ia+5);
vector<int> iv2(ia,ia+9);

pair<vector<int>::iterator,vector<int>::iterator> pa;
pa=mismatch(iv1.begin(),iv1.end(),iv2.begin());
cout<<"两个数组不同点--第一个数组点:"<<*(pa.first)<<endl; //这样写很危险，应该判断是否到达end
cout<<"两个数组不同点--第二个数组点:"<<*(pa.second)<<endl;

//更改之后
if(pa.first == iv1.end())
cout<<"第一个数组与第二个数组匹配"<<endl;

cout<<equal(iv1.begin(),iv1.end(),iv2.begin())<<endl;// 1 表示 相等，因为只比较跟 iv1长度大小的数组
cout<<equal(iv1.begin(),iv1.end(),&ia[3])<<endl;// 0 表示 不相等
cout<<equal(iv1.begin(),iv1.end(),&ia[3],less<int>())<<endl;// 1 表示 前者小于后者

fill(iv1.begin(),iv1.end(),9);//将iv1区间内填满 9
for_each(iv1.begin(),iv1.end(),display<int>());
cout<<endl;

fill_n(iv1.begin(),3,6);//从iv1区间开始填 3个6
for_each(iv1.begin(),iv1.end(),display<int>());
cout<<endl;

vector<int>::iterator ite1=iv1.begin();
vector<int>::iterator ite2=ite1;
advance(ite2,3);//向前跳3个

iter_swap(ite1,ite2);//交换迭代器指向的元素
for_each(iv1.begin(),iv1.end(),display<int>());

cout<<"\nmax:"<<max(*ite1,*ite2)<<endl;
cout<<"min:"<<min(*ite1,*ite2)<<endl;

swap(*ite1,*ite2);
for_each(iv1.begin(),iv1.end(),display<int>());

cout<<endl;
string stra1[]={"a","b","c"};
string stra2[]={"d","e","f"};

cout<<lexicographical_compare(stra1,stra1+2,stra2,stra2+2)<<endl;//按照字典序 前者小于后者
cout<<lexicographical_compare(stra1,stra1+2,stra2,stra2+2,greater<string>())<<endl;//按照字典序 前者不大于后者

return 0;
}

五，copy（）对不同容器复制；关于输出区间与输入区间重叠的讨论

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <deque>

using namespace std;
template<class T>
struct display
{
void operator()(const T &x)const
{
cout<<x<<" ";
}
};

int main()
{
//以下复制区间没有问题
int ia1[]={0,1,2,3,4,5,6,7,8};
copy(ia1+2,ia1+7,ia1);//将下标2-6复制给 1-5
for_each(ia1,ia1+9,display<int>()); //2,3,4,5,6,5,6,7,8
cout<<endl;

//输出区间的起点与输入区间重叠，可能会有问题。但本例copy采用memmove()执行实际复制操作
int ia2[]={0,1,2,3,4,5,6,7,8};
copy(ia2+2,ia2+7,ia2+4);//将下标2-6复制给 4-8
for_each(ia2,ia2+9,display<int>()); //0,1,2,3,2,3,4,5,6
cout<<endl;

//以下复制区间没有问题
int ia3[]={0,1,2,3,4,5,6,7,8};
deque<int> id(ia3,ia3+9);
deque<int>::iterator first=id.begin();
deque<int>::iterator last=id.end();
deque<int>::iterator result=id.begin();
++++first;
cout<<*first<<endl;
----last;
cout<<*last<<endl;
cout<<*result<<endl;
copy(first,last,result);
for_each(id.begin(),id.end(),display<int>());//2,3,4,5,6,5,6,7,8
cout<<endl;

//以下复制区间存在问题，由于实际复制没有采用memove()，结果错误
int ia4[]={0,1,2,3,4,5,6,7,8};
deque<int> ide(ia4,ia4+9);
deque<int>::iterator first1=ide.begin();
deque<int>::iterator last1=ide.end();
deque<int>::iterator result1=ide.begin();
advance(result1,4);//注意这里跟上面不一样
++++first1;
cout<<*first1<<endl;
----last1;
cout<<*last1<<endl;
cout<<*result1<<endl;
copy(first1,last1,result1);
for_each(ide.begin(),ide.end(),display<int>());// 0,1,2,3,2,3,2,3,2不是预期的 0,1,2,3,2,3,4,5,6
cout<<endl;

return 0;
}

【注意】如果以vector 容器替代deque容器则每种情况都正确，因为vector迭代器其实是个源生指针，调用的copy()算法以mommove()执行实际复制。

copy_backward(first，last，result); //逆向复制，将迭代器first - last位置的元素逆向复制到 从result-1开始的逆向区间

补充：

原型：void *memmove( void * dest, const void * src, size_t count );

　　用法：#include <string.h>或#include <memory.h>

　　功能：由src所指内存区域复制count个字节到dest所指内存区域。

　　说明：src和dest所指内存区域可以重叠，但复制后dest内容会被更改。函数返回指向dest的指针。采取先拷贝再复制的方式，有效解决了dest和src区域重叠问题

　　相关函数：memset、memcpy、strcpy 参考博文http://blog.csdn.net/tianshuai11/article/details/7624419

实例

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
　 char s[]="Golden Global View";
memmove(s,s+7,strlen(s)+1-7);
printf("%s",s);
　　
　 return 0;
}

六，Set方法

#include <iostream>
#include <set>
#include <algorithm>
#include <iterator>
using namespace std;

template <class T>
struct display
{
void operator()(const T &x)
{
cout<<x<<" ";
}

};
int main()
{
int ia1[]={1,3,5,7,9,11};
int ia2[]={1,1,2,3,5,8,13};

multiset<int> s1(ia1,ia1+6);
multiset<int> s2(ia2,ia2+7);
for_each(s1.begin(),s1.end(),display<int>());
cout<<endl;
for_each(s2.begin(),s2.end(),display<int>());
cout<<endl;

multiset<int>::iterator first1 = s1.begin();
multiset<int>::iterator last1 = s1.end();
multiset<int>::iterator first2 = s2.begin();
multiset<int>::iterator last2 = s2.end();

cout<<"union of s1 and s2: ";
//两个集合合并，相同元素个数取 max(m,n)。
set_union(first1,last1,first2,last2,ostream_iterator<int>(cout," "));
cout<<endl;

first1=s1.begin();
first2=s2.begin();
cout<<"Intersection of s1 and s2: ";
//两个集合交集，相同元素个数取 min(m,n).
set_intersection(first1,last1,first2,last2,ostream_iterator<int>(cout," "));
cout<<endl;

first1=s1.begin();
first2=s2.begin();
cout<<"Intersection of s1 and s2: ";
//两个集合差集 就是去掉S1中 的s2
set_difference(first1,last1,first2,last2,ostream_iterator<int>(cout," "));
cout<<endl;

first1=s1.begin();
first2=s2.begin();
cout<<"Intersection of s1 and s2: ";
//两个集合对称差集：就是取两个集合互相没有的元素 。两个排序区间，元素相等指针后移，不等输出小的并前进
//相同元素的个数 abs(m-n)
set_symmetric_difference(first1,last1,first2,last2,ostream_iterator<int>(cout," "));
cout<<endl;

return 0;
}

七，其他算法（运算逻辑相对单纯的算法）

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <functional>
#include <vector>

using namespace std;

template <class T>
struct display
{
void operator()(const T &x)const
{
cout<<x<<" ";
}

};

struct even
{
bool operator()(int x)const
{
return x%2?false:true;
}
};

class even_by_two
{
private:
static int _x; //注意静态变量
public:
int operator()()const
{
return _x+=2;
}

};
int even_by_two::_x=0;

int main()
{
int ia[]={0,1,2,3,4,5,6,6,6,7,8};
vector<int> iv(ia,ia+sizeof(ia)/sizeof(int));

//找出iv之中相邻元素值相等的第一个元素
cout<<*adjacent_find(iv.begin(),iv.end())<<endl;
cout<<*adjacent_find(iv.begin(),iv.end(),equal_to<int>())<<endl; //仿函数

cout<<count(iv.begin(),iv.end(),6)<<endl;//统计6的个数
cout<<count_if(iv.begin(),iv.end(),bind2nd(less<int>(),7))<<endl;//统计小于7的元素的个数 :9个

cout<<*find(iv.begin(),iv.end(),4)<<endl; //返回元素为4的元素的下标位置

cout<<*find_if(iv.begin(),iv.end(),bind2nd(greater<int>(),2))<<endl; //返回大于2的第一个元素的位置：3

vector<int> iv2(ia+6,ia+8);//6 6

for(int i=0;i<iv2.size();++i)
cout<<iv2[i]<<" ";

cout<<endl;
//返回iv序列中 iv2序列 出现的最后一个位置（再往后三个位置的值）：8
cout<<"find_end:"<<*(find_end(iv.begin(),iv.end(),iv2.begin(),iv2.end())+3)<<endl;
//返回iv序列中 iv2序列 出现的最后一个位置（再往后三个位置的值）：7
cout<<"find_first_of:"<<*(find_first_of(iv.begin(),iv.end(),iv2.begin(),iv2.end())+3)<<endl;

for_each(iv.begin(),iv.end(),display<int>());
cout<<endl;

//遍历整个iv2区间并执行 even_by_two操作
generate(iv2.begin(),iv2.end(),even_by_two());
for_each(iv2.begin(),iv2.end(),display<int>());
cout<<endl;

//遍历区间（给出起点和长度），对每个遍历元素执行even_by_two操作
generate_n(iv.begin(),3,even_by_two());
for_each(iv.begin(),iv.end(),display<int>()); //由于_X是static 所以接着 增长
cout<<endl;

//删除元素6 尾端可能有残余数据
remove(iv.begin(),iv.end(),6);
for_each(iv.begin(),iv.end(),display<int>()); //由于_X是static 所以接着 增长
cout<<endl; //8 10 3 4 5 7 8 6 6 7 8 (最后四个是残留数据)

//去除value 然后将一个容器的元素复制到另一个 容器。仍然可能有残留元素
vector<int> iv3(12);//重新申请空间
remove_copy(iv.begin(),iv.end(),iv3.begin(),6);
for_each(iv3.begin(),iv3.end(),display<int>()); //由于_X是static 所以接着 增长
cout<<endl; //8 10 3 4 5 7 8 7 8 0 0 （最后两个是残留元素）

//将小于6的元素 "删除" iv 此时为 8 10 3 4 5 7 8 6 6 7 8
remove_if(iv.begin(),iv.end(),bind2nd(less<int>,6));
for_each(iv1.begin(),iv1.end(),display<int>()); //由于_X是static 所以接着 增长
cout<<endl; //8 10 7 8 6 6 7 8 6 7 8 (最后三个是残留元素)

//将小于7的元素 "删除"  iv3元素：8 10 3 4 5 7 8 7 8 0 0 （最后两个是残留元素）
remove_copy_if(iv.begin(),iv.end(),iv3.begin(),bind2nd(less<int>,7));
for_each(iv3.begin(),iv3.end(),display<int>()); //由于_X是static 所以接着 增长
cout<<endl; //8 10 7 8 7 8 7 8 8 0 0（最后三个残留元素）

return 0;
}

第二段算法示例：

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <functional>

using namespace std;

template <class T>
struct display
{
void operator()(const T &x)const
{
cout<<x<<" ";
}

};

int main()
{
int ia[]={8,10,7,8,6,6,7,8,6,7,8};
vector<int> iv(ia,ia+sizeof(ia)/sizeof(int));

//将容器中6 替换为 3
replace(iv.begin(),iv.end(),6,3);
for_each(iv.begin(),iv.end(),display<int>()); //由于_X是static 所以接着 增长
cout<<endl; //iv:8 10 7 8 3 3 7 8 3 7 8

vector<int> iv2(12);
//将容器中3 替换为 5 放入另一个容器
replace_copy(iv.begin(),iv.end(),iv2.begin(),3,5);
for_each(iv2.begin(),iv2.end(),display<int>()); //由于_X是static 所以接着 增长
cout<<endl; //iv2:8 10 7 8 5 5 7 8 5 7 8 0（最后y一个残留元素）

//将容器中小于 5 替换为 2
replace_if(iv.begin(),iv.end(),bind2nd(less<int>(),5),2);
for_each(iv.begin(),iv.end(),display<int>()); //由于_X是static 所以接着 增长
cout<<endl; //iv:8 10 7 8 2 5 7 8 2 7 8

//将容器中小于 5 替换为 2
replace_copy_if(iv.begin(),iv.end(),iv2.begin(),bind2nd(equal_to<int>(),8),9);
for_each(iv2.begin(),iv2.end(),display<int>()); //由于_X是static 所以接着 增长
cout<<endl; //iv2:9 10 7 8 2 5 7 9 2 7 8 0(最后一个残留元素)

//逆向重排每一个元素 (倒置)
reverse(iv.begin(),iv.end());
for_each(iv.begin(),iv.end(),display<int>());
cout<<endl; //iv:8 7 2 8 7 5 2 8 7 10 8

//逆向重排每一个元素 (倒置)
reverse_copy(iv.begin(),iv.end(),iv2.begin());
for_each(iv2.begin(),iv2.end(),display<int>());
cout<<endl; //iv2:8 10 7 8 2 5 7 8 2 7 8 0 (最后一个残留元素)

// 互换元素  [bigin,middle)  [middle,end)
rotate(iv.begin(),iv.begin()+4,iv.end());
for_each(iv.begin(),iv.end(),display<int>());
cout<<endl;//iv:7 2 2 8 7 10 8 8 7 2 8

// 互换元素  [bigin,middle)  [middle,end)
rotate_copy(iv.begin(),iv.begin()+5,iv.end(),iv2.begin());
for_each(iv2.begin(),iv2.end(),display<int>());
cout<<endl;//iv2:10 8 8 7 2 8 7 2 2 8 7 0 (最后一个是残留元素)

//在iv中查找 子序列 2 8 第一次出现的位置的元素
int ia2[3]={2,8};
vector<int> iv3(ia2,ia2+2);
cout<<*search(iv.begin(),iv.end(),iv3.begin(),iv3.end())<<endl; //2

//在iv中查找 2个8 出现的第一个位置的元素
cout<<*search_n(iv.begin(),iv.end(),2,8)<<endl; //8

//在iv中查找 3个小于8 出现的第一个位置的元素
cout<<*search_n(iv.begin(),iv.end(),3,8,less<int>())<<endl; //7

swap_ranges(iv3.begin(),iv3.end(),iv.begin());
cout<<"iv:";
for_each(iv.begin(),iv.end(),display<int>());//iv:2 8 2 8 7 10 8 8 7 2 8
cout<<endl;
cout<<"iv3:";
for_each(iv3.begin(),iv3.end(),display<int>()); //iv3: 7 2
cout<<endl;

//全部减2
transform(iv.begin(),iv.end(),iv.begin(),bind2nd(minus<int>(),2));
for_each(iv.begin(),iv.end(),display<int>());//0 6 0 6 5 8 6 6 5 0 6
cout<<endl;

//两个区间元素相加然后放到 iv上
transform(iv.begin(),iv.end(),iv.begin(),iv.begin(),plus<int>());
for_each(iv.begin(),iv.end(),display<int>());
cout<<endl; //0 12 0 12 10 16 12 12 10 0 12

return 0;
}

第三段算法示例：

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <functional>

using namespace std;

template <class T>
struct display
{
void operator()(const T &x)const
{
cout<<x<<" ";
}

};
struct even
{
bool operator()(int x)const
{
return x%2?false:true;
}
};

int main()
{
int ia[]={0,1,2,3,4,5,6,6,6,7,8};
vector<int> iv(ia,ia+sizeof(ia)/sizeof(int));
vector<int> iv2(ia+4,ia+8);//4 5 6 6
vector<int> iv3(15);

cout<<*max_element(iv.begin(),iv.end())<<endl;
cout<<*min_element(iv.begin(),iv.end())<<endl;

//判断iv2中元素是否都出现在 iv中
cout<<includes(iv.begin(),iv.end(),iv2.begin(),iv2.end())<<endl;

//iv 和iv2合并到iv3中
merge(iv.begin(),iv.end(),iv2.begin(),iv2.end(),iv3.begin());
for_each(iv3.begin(),iv3.end(),display<int>());
cout<<endl;

//符合条件的 放到前面，不符合条件的放到后面
partition(iv3.begin(),iv3.end(),even());
for_each(iv3.begin(),iv3.end(),display<int>());
cout<<endl;

//去除连续并且重复的元素
unique(iv.begin(),iv.end());
for_each(iv.begin(),iv.end(),display<int>());
cout<<endl;

//去除连续并且重复的元素
unique_copy(iv.begin(),iv.end(),iv3.begin());
for_each(iv3.begin(),iv3.end(),display<int>());
cout<<endl;

return 0;
}

八，复杂算法示例（解释在源码中）

#include <iostream>
#include <vector>
#include <functional>
#include <algorithm>

using namespace std;

struct even //是否是奇数
{
bool operator()(int x)const
{
return x%2?false:true;
}

};
template<class T>
struct display
{
void operator()(T &x)const
{
cout<<x<<" ";
}

};

int main()
{
int ia[] = {12,17,20,22,23,30,33,40};
vector<int> iv(ia,ia+sizeof(ia)/sizeof(int));

//返回可以插入的第一个位置
cout<<*lower_bound(iv.begin(),iv.end(),21)<<endl; //22
cout<<*upper_bound(iv.begin(),iv.end(),21)<<endl; //22
//返回可以插入的最后一个位置
cout<<*lower_bound(iv.begin(),iv.end(),22)<<endl; //22
cout<<*upper_bound(iv.begin(),iv.end(),22)<<endl; //23

//二分查找某个元素，返回是否找到
cout<<binary_search(iv.begin(),iv.end(),33)<<endl; //1
cout<<binary_search(iv.begin(),iv.end(),34)<<endl; //0

//生成下一个排列组合（字典序）
next_permutation(iv.begin(),iv.end());
for_each(iv.begin(),iv.end(),display<int>());
cout<<endl;

prev_permutation(iv.begin(),iv.end());
for_each(iv.begin(),iv.end(),display<int>());
cout<<endl;

//打乱顺序
random_shuffle(iv.begin(),iv.end());
for_each(iv.begin(),iv.end(),display<int>());
cout<<endl;

//找出最小的4个元素 放在前四个 后面顺序不一定有序
partial_sort(iv.begin(),iv.begin()+4,iv.end());
for_each(iv.begin(),iv.end(),display<int>());
cout<<endl;

//排序（缺省为递增排序）
sort(iv.begin(),iv.end());
for_each(iv.begin(),iv.end(),display<int>());
cout<<endl;

//排序（设置为递减）
sort(iv.begin(),iv.end(),greater<int>());
for_each(iv.begin(),iv.end(),display<int>());
cout<<endl;

iv.push_back(22);
iv.push_back(30);
iv.push_back(17);

//排序并保持原相对位置
stable_sort(iv.begin(),iv.end());
for_each(iv.begin(),iv.end(),display<int>());
cout<<endl;//12 17 17 20 22 22 23 30 30 33 40

pair<vector<int>::iterator,vector<int>::iterator> pairIte;
//返回等于22的一个小区间
pairIte = equal_range(iv.begin(),iv.end(),22);
cout<<*(pairIte.first)<<endl;//lowerbound 22
cout<<*(pairIte.second)<<endl; //upperbound 23

//这里返回一个空区间
pairIte = equal_range(iv.begin(),iv.end(),25);
cout<<*(pairIte.first)<<endl;//lowerbound 30
cout<<*(pairIte.second)<<endl; //upperbound 30

//打乱顺序
random_shuffle(iv.begin(),iv.end());
for_each(iv.begin(),iv.end(),display<int>());
cout<<endl;

//将小于iv.begin+5的放到左边
nth_element(iv.begin(),iv.begin()+5,iv.end());
for_each(iv.begin(),iv.end(),display<int>());
cout<<endl;

//将小于iv.begin+5的放到右边
nth_element(iv.begin(),iv.begin()+5,iv.end(),greater<int>());
for_each(iv.begin(),iv.end(),display<int>());
cout<<endl;

//排序
stable_sort(iv.begin(),iv.end(),even());
for_each(iv.begin(),iv.end(),display<int>());
cout<<endl;

return 0;
}