C++標頭檔案<algorithm>中常用函式簡介

haruyuki發表於2024-09-01
C++Go函式

概述

　　標頭檔案algorithm（演算法庫）中主要提供了一些對容器操作的函式，如排序、搜尋、複製、比較等，因此使用頻率還是很高的，由於主要是操作容器，所以函式的語法也很類似：

algorithm_name(container.begin(), container.end(), ...);

　　其中，container.begin()和container.end()分別表示指向容器開頭和結尾的迭代器，對於陣列來說，則是陣列的首地址和尾地址（當然，不一定非得是首和尾，也可以是中間的某個範圍）

1. 排序sort

　　sort函式可以對容器進行排序，其基本語法為

sort(container.begin(), container.end(), compare_function);

　　例如：

#include <iostream>
#include <algorithm> 
using namespace std;
int main()
{
    int a[5] = {2,1,4,3,5};
    sort(a,a+5);
    for(int i:a){
        cout<<i<<endl;
    }  
}
// 輸出為 1 2 3 4 5

　　也可以對陣列中的某一部分進行排序：

#include <iostream>
#include <algorithm> 
using namespace std;
int main()
{
    int a[5] = {2,1,4,3,5};
    //注意這個地址區間是左閉右開的 
    sort(a+2,a+5);
    for(int i:a){
        cout<<i<<endl;
    } 
}
// 輸出為2 1 3 4 5

　　除此之外，sort還支援傳入一個回撥函式作為引數來自定義比較規則，該函式在自定義時，最好定義返回型別為bool，兩個形參，表示比較的雙方。例如，sort預設是升序排列的，我們可以透過改變比較規則來實現降序排列的效果：

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

// 自定義比較規則函式
bool f(int i,int j){
        return i>j;
    }
    
int main()
{
    int a[5] = {2,1,4,3,5};
    sort(a,a+5,f);
    for(int i:a){
        cout<<i<<endl;
    } 
}
// 輸出結果為5 4 3 2 1

2. 查詢find

　　find可用於在容器指定範圍內查詢元素，若能找到，則返回第一個匹配的元素指標，若不能找到，將固定返回container.end()。作用和python中的關鍵字in比較類似，但用法差異較大。其基本語法為：

auto it = find(container.begin(), container.end(), value);

　　基本的用法：

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

int main()
{
    int a[5] = {2,1,4,3,5};
    //這裡注意返回的是一個指標，同樣可以指定查詢的範圍 
    int* index = find(a,a+5,3);
    //這裡能找到，所以將輸出3，若不能找到，*index會固定輸出引數值，但index始終是陣列的末尾指標 
    cout<<*index;
}

　　find常用於判斷某個元素是否存在於容器中：

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

int main()
{
    int a[5] = {2,1,4,3,5}; 
    int* index = find(a,a+5,6);
       if(index!=a+5){
           cout<<"該元素在陣列中"<<endl; 
       }
    else{
        cout<<"該元素不在陣列中"<<endl; 
    }
}
// 輸出結果為： 該元素不在陣列中

3. 複製copy

　　copy用於將容器中指定範圍內的元素複製到另一個容器中，這裡的複製是淺複製，也就是隻複製值，不複製引用，其基本語法為：

copy(source_begin, source_end, destination_begin);

　　source表示源容器，destination表示目標容器

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

int main()
{
    int a[5] = {2,1,4,3,5}; 
    int b[8] = {1,1,1,1,1,1,1,1};
    /**
     複製的時候要注意:
     若源資料的個數多於b的容量，則會報錯 
     若源資料的個數小於等於b的容量，則會從b的頭部開始替換元素 
     **/
    copy(a,a+5,b);
    for(int i:b){
        cout<<i<<" ";
    } 
}
// 輸出結果為：2 1 4 3 5 1 1 1

　　需要注意的是，像陣列和vector這種不同的資料結構，因為底層的儲存邏輯是有區別的，所以不能相互複製。

4. 比較equal

　　如果有兩個陣列，a[5]={1,2,3,4,5}，b[5]={1,2,3,4,5}，如果我們想判斷這兩個陣列中的元素是否相等，直接寫a==b當然是不行的，因為這樣比較的是兩個陣列的地址，結果一定是假。如果要比較兩個容器中或兩個範圍內的元素是否相等，就需要使用equal函式，其基本語法為：

bool result = equal(first1, last1, first2, compare_function);

　　仔細觀察可以發現，沒有傳第二個範圍的終止值，因為這裡會自動地取和第一個範圍相同的長度。

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

int main()
{
    int a[5] = {1,2,3,4,5}; 
    int b[5] = {1,2,3,4,5};
    //cout<<(a==b)輸出結果是0 
    bool result = equal(a,a+5,b);
    cout<<result<<endl;
}
// 輸出結果為1

　　既然在用法中說明了，可以用於兩個範圍，所以也可以判斷同一個容器中兩個範圍內的元素是否相等

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

int main()
{
    int a[6] = {1,2,3,1,2,3}; 
    bool result = equal(a,a+3,a+3);
    cout<<result<<endl;
}
// 輸出結果仍然為1

　　注意到，和sort一樣，equal函式也支援傳入一個回撥函式，用於自定義“相等”的規則

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

bool f(int i,char j){
    // 數字字元和整數，視為相等 
    return i==int(j)-48;
}
int main()
{
    int a[5] = {1,2,3,4,5}; 
    char b[5] = {'1','2','3','4','5'};
    // 呼叫自定義的比較規則 
    bool result = equal(a,a+5,b,f);
    cout<<result<<endl;
}
// 輸出結果為1

5. 翻轉reverse

　　reverse用於反轉容器中指定範圍內的元素，和sort函式一樣，reverse都是原地修改，其基本語法為：

reverse(container.begin(), container.end());
#include <iostream>
#include <algorithm> 
using namespace std;

int main()
{
    int a[5] = {1,2,3,4,5}; 
    // 也可以指定需要反轉的範圍 
    reverse(a,a+5);
    for(int i:a){
        cout<<i<<' ';
    } 
}
// 輸出結果為5 4 3 2 1

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