C++學習筆記（十六）：對vector進行更多的操作——泛型演算法

標籤：泛型演算法   c++   vector   

先強調一下，這裡的泛型演算法實際不光光是對vector的操作，對於“順序容器”均可以。

但是什麼是順序容器：

我們都知道，容器就是一些特定類型對象的集合。而順序容器為程式員提供了控制元素儲存和訪問的能力。這種容器的一個顯著的特徵，就是容器中元素的順序不依賴於元素的值，而是與加入容器時的位置有關。常見的順序容器有vector、deque(雙端隊列)、list(雙向鏈表)、forward_list(單向鏈表)、array（固定大小數組）、string。

瞭解了順序容器，現在以vector為例，做下文的說明。

順序容器本身只定義了很少的操作，這些操作我在前面的部落格（點這裡）也有寫過。比如添加、刪除元素，訪問元素、獲得迭代器等。但是現實中，我們使用者肯定希望有更多的操作供自己使用，比如尋找、替換、刪除特定元素，重新排列元素等。為了實現上面的功能，程式員可能需要寫一大段代碼來將其實現。

為瞭解決這個問題，增加對於vector的操作種類，標準庫給出了一組“泛型演算法（generic algorithm）”。稱其“演算法”，是因為他們實現了一些經典演算法的公用介面，比如排序、搜尋。稱其為“泛型”，是因為他們可以用於不同類型的元素和多種容器類型。

 

下面講一下具體有哪些泛型演算法。

大多數的演算法都定義在標頭檔algorithm中，標準庫還在標頭檔numeric中定義了一組數值泛型演算法。一般情況下這些演算法並不直接操作容器，而是遍曆由兩個迭代器指定的一個元素範圍。

這些演算法大致可以分為下面幾類：

 

一、唯讀演算法

顧名思義，這種演算法唯讀取其輸入範圍內的元素，並不改變元素。

<1>find(vec.begin() , vec.end(), val)

在vec中搜尋val，返回第一個等於val的元素的迭代器。如果範圍內無匹配元素，則放回vec.end()。

<2>count(vec.begin() , vec.end(), val)

在vec中搜尋val，返回val在vec中出現的次數。

<3>accumulate(vec.begin() , vec.end(), val)

在vec中的元素求和，和的初始值設為val。val的類型決定了函數使用哪個加法運算子以及返回值類型。

<4>equal(vec1.begin() , vec1.end(), vec2.begin())

比較兩個vector是否相等，返回值為bool型。

 

二、寫容器元素演算法

<1>fill(vec.begin(), vec.end(), val)

將vec中的元素重設為val

<2>fill_n(dest , n , val)

將從dest開始的n個元素重設為val。這裡的dest是一個指向某個元素的迭代器。注意：這裡的vec不能是空的，如果是空，那麼上面的操作將會出現未知結果。

 

<3>back_inserter(vec)

向容器中添加元素的迭代器，故稱之為插入迭代器。通常來說，當我們通過迭代器來給容器賦值時，值被賦予迭代器指向的元素。而當我們通過一個插入迭代器賦值時，一個與賦值號右側值相等的元素被添加到容器中。back_inserter接收一個指向容器的引用，返回一個與該容器綁定的插入迭代器。當我們通過此迭代器賦值時，賦值運算子會調用push_back將一個具有給定值的元素添加到容器中。比如：

vector<int> vec;  //空向量

auto it = back_inserter(vec);  //通過它賦值會將元素添加到vec中

*it = 42;   //vec中現在有一個元素，值為42

我們常常使用back_inserter來建立迭代器，作為泛型演算法的目的位置使用。比如：

vector<int> vec;   //空向量

fill_n(back_inserter(vec), 10 ,0);  //添加10個元素到vec。

可以發現，前面說fill_n的vec不可為空，否則將會出現未知結果，而這裡back_inserter相當於給vec push_back 了10個位置，然後填充，故這裡的用法是可以的。

 

<4>copy(vec1.begin(), vec1.end(), vec2.begin())

將vec1中的內容拷貝到vec2中，故這裡要求vec2的長度必須要大於等於vec1的長度。

 

<5>replace(vec.begin(), vec.end(), val1 ,val2)

將vec中的所有val1都替換為val2。

<6>replace_copy(vec1.begin(), vec1.end(),vec2.begin(), val1 ,val2)

替換後vec1中的值並未改變，而是將vec1拷貝到vec2中，並將vec2中的所有val1都替換為val2。

 

三、排序

sort(vec.begin() , vec.end());

對vec中的內容按字典順序排序

四、刪除相同資料

unique(vec.begin(), vec.end());

將vec中重複的資料刪除，返回指向不重複地區之後一個位置的迭代器。值得注意的是這個刪除操作只是將vec中的資料清空，但是vec的大小不變。即假設原vec中有40個元素，其中重複的有5個，那麼經過unique操作後，這些重複元素重複的部分就不見了，vec中非空資料變成了35個，剩下的5個空間裡面的資料為空白。但是vec的size仍舊為40。要想真正的刪除這些元素，還需用到容器本身的操作，erase。

C++學習筆記（十六）：對vector進行更多的操作——泛型演算法