C++ STL算法總結

大多重載的算法都同時有兩個版本的：

• 用"=="判斷元素相等，或者用"x<y,y<x"比較大小判斷相等
• 多出一個類型參數"Pred"和函數形參"Pred op"，經過判斷表達式op(x,y)的返回值來判斷x==y或者x<y。 好比有兩個版本的min_element:

iterator min_element(iterator first, iterator last);
iterator min_element(iterator first, iterator last,Pred op);
複製代碼

STL中的算法大體有如下7種:

須要說明的是，算法名字並不表明實際意義，能夠用本身的想象力作算法名字以外的事情；同時有些很是用算法並未列出

1.不變序列算法

該類算法不修改算法所做用的容器或對象

適用於順序容器和關聯容器

時間複雜度都是O(n)

經常使用算法：

名稱	說明（代碼爲函數模板，InIt表明迭代器，簡單的不說明）
find	InIt find(InIt first, InIt last, const T& val);
count	size_t count(InIt first, InIt last, const T& val);
min
max
min_element	FwdIt min_element(FwdIt first, FwdIt last);
max_element	FwdIt max_element(FwdIt first, FwdIt last);
search	查找另外一區間第一次出現的位置
find_first_of
find_end
equal	判斷兩區間是否相等
for_each	Fun for_each(InIt first, InIt last, Fun f);

2.變值算法

會修改源區間或目標區間元素的值

值被修改的那個區間不能夠是關聯容器（關聯容器會涉及到從新排序）

經常使用算法：

名稱	說明（Init輸入迭代器，OutIt輸出迭代器）
for_each
copy	OutIt copy(InIt first, InIt last, OutIt x);
copy_backward
transform	OutIt transform(InIt first, InIt last, OutIt x, Unop uop);
swap_ranges
fill
fill_n
generate
generate_n
replace
replace_if
replace_copy
replace_copy_if

3.刪除算法

刪除一個容器中的某些元素

刪除算法不該做用於關聯容器（關聯容器會涉及到元素排序）

算法複雜度都是o(n)

刪除並不會使元素減小

* 將全部應該被刪除的元素看作空位子
* 用留下的元素從後往前移, 依次去填空位子
* 空位置填滿後，剩下的位置由剛開始的所在位置元素填（即剩下的位置不變）
複製代碼

名稱	說明
remove	刪除區間中等於某個值的元素
unique	刪除區間中連續相等的元素, 只留下一個(可自定義比較器)
remove_if
remove_copy
remove_copy_if
unique_copy

4.變序算法

變序算法改變容器中元素的順序,可是不改變元素的值

變序算法不適用於關聯容器

算法複雜度都是O(n)的

名稱	說明（FwdIt迭代器）
reverse	顛倒區間的先後次序
rotate	將區間進行循環左移
next_permutation	將區間改成下一個排列(可自定義比較器)
prev_permutation	將區間改成上一個排列(可自定義比較器)
random_shuffle	隨機打亂區間內元素的順序
stable_patition	把區間內知足某個條件的元素移到前面,不知足該條件的移到後面,而對這兩部分元素, 分別保持它們原來的前後次序不變
partition	把區間內知足某個條件的元素移到前面，不知足該條件的移到後面
rotate_copy	將區間以首尾相接的形式進行旋轉後的結果拷貝到另外一個區間，源區間不變
reverse_copy	把一個區間顛倒後的結果拷貝到另外一個區間，源區間不變

5.排序算法

排序算法須要隨機訪問迭代器的支持

不適用於關聯容器和list

比前面的變序算法複雜度更高, 通常是O(nlog(n))

名稱	說明(RanIt迭代器)
sort	void sort(RanIt first, RanIt last, Pred pr)
stable_sort
partial_sort
partial_sort_copy
nth_element
make_heap
push_heap
pop_heap
sort_heap

sort 其實是快速排序, 時間複雜度 O(n*log(n))

• 平均性能最優
• 可是最壞的狀況下, 性能可能很是差

若是要保證 「最壞狀況下」 的性能, 那麼可使用stable_sort

• stable_sort 其實是歸併排序, 特色是能保持相等元素之間的前後次序
• 在有足夠存儲空間的狀況下, 複雜度爲 n * log(n), 不然複雜度爲n * log(n) * log(n)
• stable_sort 用法和 sort相同。

排序算法要求隨機存取迭代器的支持, 因此list不能使用排序算法, 要使用list自帶的sort成員函數list::sort。

6.有序區間算法

要求所操做的區間是已經從小到大排好序的

須要隨機訪問迭代器的支持

有序區間算法不能用於關聯容器和list

名稱	說明（前6個很經常使用）
binary_search	判斷區間中是否包含某個元素（折半查找）
includes	判斷是否一個區間中的每一個元素，都在另外一個區間中
lower_bound	查找最後一個不小於某值的元素的位置
upper_bound	查找第一個大於某值的元素的位置
equal_range	同時獲取lower_bound和upper_bound
merge	合併兩個有序區間到第三個區間
set_union	將兩個有序區間的並拷貝到第三個區間
set_intersection	將兩個有序區間的交拷貝到第三個區間
set_difference	將兩個有序區間的差拷貝到第三個區間
set_symmetric_difference	將兩個有序區間的對稱差拷貝到第三個區間
inplace_merge	將兩個連續的有序區間原地合併爲一個有序區間

bitset

bitset一個實際上不屬於STL算法，可是會很經常使用。

template<size_t N>
class bitset{
    ...
}
bitset<40>bst; #bst是一個由40位組成的對象,用bitset的函數能夠方便地訪問任何一位
複製代碼

bitset的成員函數:

bitset<N>& operator&=(const bitset<N>& rhs);
bitset<N>& operator|=(const bitset<N>& rhs);
bitset<N>& operator^=(const bitset<N>& rhs);
bitset<N>& operator<<=(size_t num);
bitset<N>& operator>>=(size_t num);
bitset<N>& set(); //所有設成1
bitset<N>& set(size_t pos, bool val = true); //設置某位
bitset<N>& reset(); //所有設成0
bitset<N>& reset(size_t pos); //某位設成0
bitset<N>& flip(); //所有翻轉
bitset<N>& flip(size_t pos); //翻轉某位 
reference operator[](size_t pos); //返回對某位的引用
bool operator[](size_t pos) const; //判斷某位是否爲1
reference at(size_t pos);
bool at(size_t pos) const;
unsigned long to_ulong() const; //轉換成整數
string to_string() const; //轉換成字符串
size_t count() const; //計算1的個數
size_t size() const;
bool operator==(const bitset<N>& rhs) const;
bool operator!=(const bitset<N>& rhs) const; 
bool test(size_t pos) const; //測試某位是否爲 1
bool any() const; //是否有某位爲1
bool none() const; //是否所有爲0
bitset<N> operator<<(size_t pos) const;
bitset<N> operator>>(size_t pos) const;
bitset<N> operator~();
static const size_t bitset_size = N;
#注意: 第0位在最右邊
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總結起來呢，就是實現容器或對象元素的查刪改比較排序。