STL-函数对象与常用算法（Standard Template

2023-03-31 本文已影响0人 ShowMeCoding

函数对象概念

概念：

重载函数调用操作符的类，其对象常称为函数对象
函数对象使用重载的()时，行为类似函数调用，也叫仿函数
本质：
函数对象(仿函数)是一个类，不是一个函数
特点：
函数对象在使用时，可以像普通函数那样调用, 可以有参数，可以有返回值
函数对象超出普通函数的概念，函数对象可以有自己的状态
函数对象可以作为参数传递

谓词概念

概念：

返回bool类型的仿函数称为谓词
如果operator()接受一个参数，那么叫做一元谓词
如果operator()接受两个参数，那么叫做二元谓词
一元谓词案例

#include <vector>
#include <algorithm>
//1.一元谓词
struct GreaterFive{
    bool operator()(int val) {
        return val > 5;
    }
};

void test01() {
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v.push_back(i);
    }
    vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), GreaterFive());
    if (it == v.end()) {
        cout << "没找到!" << endl;
    }
    else {
        cout << "找到:" << *it << endl;
    }
}

int main() {
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

二元谓词案例

#include <vector>
#include <algorithm>
//二元谓词
class MyCompare
{
public:
    bool operator()(int num1, int num2)
    {
        return num1 > num2;
    }
};
void test01()
{
    vector<int> v;
    v.push_back(10);
    v.push_back(40);
    v.push_back(20);
    v.push_back(30);
    v.push_back(50);
    //默认从小到大
    sort(v.begin(), v.end());
    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
    cout << "----------------------------" << endl;
    //使用函数对象改变算法策略，排序从大到小
    sort(v.begin(), v.end(), MyCompare());
    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}
int main() {
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

仿函数分类

算术仿函数
关系仿函数
逻辑仿函数
这些仿函数所产生的对象，用法和一般函数完全相同
使用内建函数对象，需要引入头文件 #include<functional>

种类	功能	支持运算
算数仿函数	加法, 减法, 乘法, 除法, 取模, 取反	plus, minus, multiplies, divides, modulus, negate
关系仿函数	等于, 不等于, 大于, 大于等于, 小于, 小于等于	equal_to, not_equal_to, greater, greater_equal, less, less_equal
逻辑仿函数	与, 或, 非	logical_and, logical_or, logical_not

算数仿函数原型：

template<class T> T plus<T> //加法仿函数
template<class T> T minus<T> //减法仿函数
template<class T> T multiplies<T> //乘法仿函数
template<class T> T divides<T> //除法仿函数
template<class T> T modulus<T> //取模仿函数
template<class T> T negate<T> //取反仿函数
关系仿函数原型：
template<class T> bool equal_to<T> //等于
template<class T> bool not_equal_to<T> //不等于
template<class T> bool greater<T> //大于
template<class T> bool greater_equal<T> //大于等于
template<class T> bool less<T> //小于
template<class T> bool less_equal<T> //小于等于
逻辑仿函数原型：
template<class T> bool logical_and<T> //逻辑与
template<class T> bool logical_or<T> //逻辑或
template<class T> bool logical_not<T> //逻辑非

STL- 常用算法

算法主要是由头文件<algorithm> <functional> <numeric>组成。
<algorithm>是所有STL头文件中最大的一个，范围涉及到比较、交换、查找、遍历操作、复制、修改等等
<numeric>体积很小，只包括几个在序列上面进行简单数学运算的模板函数
<functional>定义了一些模板类,用以声明函数对象。

种类	功能	支持运算
遍历	遍历容器, 搬运容器到另一个容器	for_each, transform
查找	查找, 按条件查找, 查找相邻重复元素, 二分查找, 统计元素个数, 按条件统计元素	find, find_if, adjacent_find, binary_search, count, count_if
排序	排序, 洗牌, 合并, 反转	sort, random_shuffle, merge, reverse
拷贝和替换	拷贝, 替换, 按条件替换, 互换	copy, replace, replace_if, swap
算术生成	计算总和, 向容器中添加元素	accumulate, fill
集合	交集, 并集, 差集	set_intersection, set_union, set_difference

函数原型

for_each(iterator beg, iterator end, _func); // 遍历算法遍历容器元素，开发中常用
transform(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, _func); //搬运容器到另一个容器中
find(iterator beg, iterator end, value); // 按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置
find_if(iterator beg, iterator end, _Pred); // 按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置 // beg 开始迭代器// end 结束迭代器// _Pred 函数或者谓词（返回bool类型的仿函数）
adjacent_find(iterator beg, iterator end); // 查找相邻重复元素,返回相邻元素的第一个位置的迭代器
bool binary_search(iterator beg, iterator end, value); // 查找指定的元素，查到返回true，否则false // 注意: 在无序序列中不可用
count(iterator beg, iterator end, value); // 统计元素出现次数
count_if(iterator beg, iterator end, _Pred); // 按条件统计元素出现次数 // beg 开始迭代器 // end 结束迭代器 // _Pred 谓词
sort(iterator beg, iterator end, _Pred);// 按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置// beg 开始迭代器// end 结束迭代器// _Pred 谓词（默认从小到大）
random_shuffle(iterator beg, iterator end); // 指定范围内的元素随机调整次序 // beg 开始迭代器 // end 结束迭代器
merge(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest); // 容器元素合并，并存储到另一容器中// 注意: 两个容器必须是有序的// dest 目标容器开始迭代器
reverse(iterator beg, iterator end); // 反转指定范围的元素
copy(iterator beg, iterator end, iterator dest); // 按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置 // dest 目标起始迭代器，利用copy算法在拷贝时，目标容器记得提前开辟空间
replace(iterator beg, iterator end, oldvalue, newvalue);// 将区间内旧元素替换成新元素 // oldvalue 旧元素 // newvalue 新元素
replace_if(iterator beg, iterator end, _pred, newvalue); // 按条件替换元素，满足条件的替换成指定元素 // _pred 谓词 // newvalue 替换的新元素
swap(container c1, container c2);// 互换两个容器的元素 // c1容器1 // c2容器2，swap交换容器时，注意交换的容器要同种类型
accumulate(iterator beg, iterator end, value); // 计算容器元素累计总和 // value 起始值，accumulate使用时头文件注意是 numeric，这个算法很实用
fill(iterator beg, iterator end, value); // 向容器中填充元素 // value 填充的值
set_intersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest); // 求两个集合的交集 // 注意:两个集合必须是有序序列 // dest 目标容器开始迭代器//返回值既是交集中最后一个元素的位置
set_union(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest); // 求两个集合的并集 // 注意:两个集合必须是有序序列// dest 目标容器开始迭代器
set_difference(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);// 求两个集合的差集 // 注意:两个集合必须是有序序列 // dest 目标容器开始迭代器

#include <algorithm>
#include <vector>
//普通函数
void print01(int val) 
{
    cout << val << " ";
}
//函数对象
class print02 
{
 public:
    void operator()(int val) 
    {
        cout << val << " ";
    }
};
//for_each算法基本用法
void test01() {
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; i++) 
    {
        v.push_back(i);
    }
    //遍历算法
    for_each(v.begin(), v.end(), print01);
    cout << endl;
    for_each(v.begin(), v.end(), print02());
    cout << endl;
}

int main() {
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

#include <algorithm>
#include <vector>
void myPrint(int val)
{
    cout << val << " ";
}
void test01() {
    vector<int> v;
    v.push_back(10);
    v.push_back(30);
    v.push_back(50);
    v.push_back(20);
    v.push_back(40);
    //sort默认从小到大排序
    sort(v.begin(), v.end());
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
    cout << endl;
    //从大到小排序
    sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
    cout << endl;
}
int main() {
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

#include <algorithm>
#include <vector>
#include <ctime>
class myPrint
{
public:
    void operator()(int val)
    {
        cout << val << " ";
    }
};
void test01()
{
    srand((unsigned int)time(NULL));
    vector<int> v;
    for(int i = 0 ; i < 10;i++)
    {
        v.push_back(i);
    }
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
    cout << endl;
    //打乱顺序
    random_shuffle(v.begin(), v.end());
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
    cout << endl;
}
int main() {
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

#include <vector>
#include <algorithm>
class myPrint
{
public:
    void operator()(int val)
    {
        cout << val << " ";
    }
};
void test01()
{
    vector<int> v1;
    vector<int> v2;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i+5);
    }
    vector<int> vTarget;
    //取两个里面较大的值给目标容器开辟空间
    vTarget.resize( max(v1.size() , v2.size()));
    //返回目标容器的最后一个元素的迭代器地址
    cout << "v1与v2的差集为： " << endl;
    vector<int>::iterator itEnd = 
        set_difference(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());
    for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
    cout << endl;
    cout << "v2与v1的差集为： " << endl;
    itEnd = set_difference(v2.begin(), v2.end(), v1.begin(), v1.end(), vTarget.begin());
    for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
    cout << endl;
}
int main() {
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}