C++ STL標準模板庫在資料結構和演算法的實踐領域發揮著重要作用，極大的提高了開發效率。STL的三大組成部分為容器、迭代器、演算法，本文主要講解STL演算法中的非變易演算法。本文從實踐的角度簡單介紹了一下相關函數的使用。
C++ STL的非變易演算法（Non-mutating algorithms）是一組不破壞函數資料的模板函數，用來對序列資料進行逐個處理、元素尋找、子序列搜尋、統計和匹配，基本上可用於各種容器。下面的敘述中迭代器區間預設為[first, last)，迭代器具有“++”迭代和“*”訪問操作。
逐個處理演算法
for_each函數
該函數對迭代器區間的每個元素，執行單參數函數對象定義的操作。
下面的執行個體程式，將列印容器vector中的每個元素。
複製代碼 代碼如下:
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;
void print(int x) {
cout << x << " ";
}
int main(void) {
vector<int> v;
for(int i = 0; i < 10; i++) {
v.push_back(i * 2);
}
for_each(v.begin(), v.end(), print);
return 0;
}
結果輸出為：
複製代碼 代碼如下:
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
元素尋找演算法
find函數
該函數用於尋找等於某值的元素。如果迭代器i所指的元素滿足*i == value，則返回迭代器i。未找到滿足條件的元素，返回last。只要找到第一個滿足條件的元素就返回迭代器位置，不再繼續尋找。
下面的樣本程式尋找容器vector中，第一個值為6的元素，列印元素位置及其前一元素。
複製代碼 代碼如下:
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;
int main(void) {
vector<int> v;
for(int i = 0; i < 10; i++) {
v.push_back(i * 2);
}
vector<int>::iterator iv = find(v.begin(), v.end(), 6);
if(iv == v.end()) {
cout << "Find nothing." << endl;
} else {
cout << "The postion of " << *iv << " is " << iv - v.begin() << endl;
cout << "The previous element of it is " << *(--iv) << endl;
}
return 0;
}
結果輸出為：
複製代碼 代碼如下:
The postion of 6 is 3
The previous element of it is 4
find_if函數
該函數是find的一個謂詞判斷版本，尋找滿足謂詞判斷函數的元素。
下面的執行個體程式將尋找容器vector中第一個能被3整除的元素。
複製代碼 代碼如下:
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;
int divBy3(int x) {
return x % 3 ? 0 : 1;
}
int main(void) {
vector<int> v;
for(int i = 1; i < 10; i++) {
v.push_back(i * 2);
}
vector<int>::iterator iv = find_if(v.begin(), v.end(), divBy3);
if(iv == v.end()) {
cout << "None could be divided by 3 with no remaineder." << endl;
} else {
cout << *iv << " could be divided by 3 with no remainder." << endl;
}
return 0;
}
結果輸出為：
複製代碼 代碼如下:
6 could be divided by 3 with no remainder.
adjacent_find函數
該函數用於尋找相等或滿足條件的鄰近元素對。它有兩個使用原型，一個用於尋找相等的兩個連續元素，另一個使用二元謂詞判斷，尋找滿足條件的鄰近元素對。
下面的執行個體程式用於尋找容器中相等的元素和奇偶性相同的元素。
複製代碼 代碼如下:
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;
int parity_equal(int x, int y) {
return (x - y) % 2 == 0 ? 1 : 0;
}
int main(void) {
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(5);
v.push_back(5);
v.push_back(7);
vector<int>::iterator iv = adjacent_find(v.begin(), v.end());
if(iv != v.end()) {
cout << "There are two equal elements." << endl;
cout << "It is " << *iv << endl;
}
iv = adjacent_find(v.begin(), v.end(), parity_equal);
if(iv != v.end()) {
cout << "There are two parity euqal elements." << endl;
cout << "They are " << *iv << " and ";
iv++;
cout << *iv << endl;
}
return 0;
}
輸出結果為：
複製代碼 代碼如下:
There are two equal elements.
It is 5
There are two parity euqal elements.
They are 3 and 5
find_first_of函數
該函數用於尋找某個範圍之內的元素。它有兩個使用原型，一個是相等，另一個是二元謂詞判斷。元素找到則返回迭代器，否則返回末位置。
下面的執行個體程式用於計算容器v2中元素在容器v中重合出現的首位置。
複製代碼 代碼如下:
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;
int main(void) {
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(5);
v.push_back(5);
v.push_back(7);
vector<int> v2;
v2.push_back(3);
v2.push_back(3);
v2.push_back(5);
vector<int>::iterator iv = find_first_of(v.begin(), v.end(), v2.begin(), v2.end());
cout << "The position of the first equal element is " << iv - v.begin() << endl;
return 0;
}
輸出結果為：
複製代碼 代碼如下:
The position of the first equal element is 3
元素統計演算法
count函數
該函數用於計算容器中某個給定值的出現次數。它有兩個使用原型，區別在於計數是直接返回還是引用返回。
下面的執行個體程式計算了容器中5的出現次數，結果直接返回。
複製代碼 代碼如下:
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;
int main(void) {
vector<int> v;
for(int i = 0; i < 17; i++) {
v.push_back(i % 6);
}
int num = count(v.begin(), v.end(), 5);
cout << "The number of 5 is " << num << endl;
return 0;
}
輸出結果為：
複製代碼 代碼如下:
The number of 5 is 2
count_if函數
該函數使用謂詞判斷函數，統計迭代器區間上滿足條件的元素個數。它有兩個使用原型，區別在與計數是直接返回還是引用返回。
下面的執行個體程式統計了容器中大於10的數位出現次數，結果直接返回。
複製代碼 代碼如下:
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;
int greaterThan10(int x) {
return x > 10 ? 1 : 0;
}
int main(void) {
vector<int> v;
for(int i = 0; i < 17; i++) {
v.push_back(i);
}
int num = count_if(v.begin(), v.end(), greaterThan10);
cout << "The number of the figure that greater than 10 is " << num << endl;
return 0;
}
輸出結果為：
複製代碼 代碼如下:
The number of the figure that greater than 10 is 6
序列匹配演算法
mismatch函數
該函數用於比較兩個序列，找出首個不匹配元素的位置。它有兩個使用原型，分別為不相等和不滿足二元謂詞條件。
該函數還涉及到pair的使用。
下面的執行個體程式比較兩個整型容器，並找出不匹配的數字。
複製代碼 代碼如下:
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;
int main(void) {
vector<int> v1, v2;
v1.push_back(3);
v1.push_back(5);
v1.push_back(5);
v2.push_back(3);
v2.push_back(5);
v2.push_back(7);
pair<vector<int>::iterator, vector<int>::iterator> result = mismatch(v1.begin(), v1.end(), v2.begin());
if(result.first == v1.end() && result.second == v2.end()) {
cout << "v1 is same as v2." << endl;
} else {
cout << "The dismatching figure are "
<< *(result.first) << " and "
<< *(result.second) << endl;
}
return 0;
}
輸出結果為：
複製代碼 代碼如下:
The dismatching figure are 5 and 7
equal函數
該函數逐一比較兩個序列的元素是否相等，傳回值為true/false，不返回迭代器值。它有兩個使用原型，分別為元素相等和二元謂詞判斷條件。
下面的執行個體程式用於比較兩容器中數字絕對值是否相等。
複製代碼 代碼如下:
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;
int absEqual(int x, int y) {
//return (x == abs(y) || y == abs(x)) ? 1 : 0;
return abs(x) == abs(y) ? 1 : 0;
}
int main(void) {
vector<int> v1, v2;
v1.push_back(3);
v1.push_back(5);
v1.push_back(5);
v2.push_back(3);
v2.push_back(5);
v2.push_back(-5);
if(equal(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), absEqual)) {
cout << "The elements of v1 and v2 are equal in abosolute value." << endl;
} else {
cout << "The elements of v1 and v2 are not equal in abosolute value." << endl;
}
return 0;
}
輸出結果為：
複製代碼 代碼如下:
The elements of v1 and v2 are equal in abosolute value.
子序列搜尋演算法
search函數
該函數在一個序列中搜尋與另一序列匹配的子序列。它有兩個使用原型，分別為完全符合和二元謂詞判斷。匹配成功則返回子序列的首個元素的迭代器值。
search函數與find_first_of函數形似，但不相同。search找的是一塊相同的地區，要求這塊地區與後面列表的元素及其順序相同；find_first_of找的是一個元素，只要這個元素是後面一個列表的任意一個就行。
下面的執行個體程式說明了search與find_first_of的不同。
複製代碼 代碼如下:
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
int main(void) {
vector<int> v1, v2;
v1.push_back(1);
v1.push_back(4);
v1.push_back(2);
v1.push_back(3);
v1.push_back(4);
v2.push_back(2);
v2.push_back(3);
v2.push_back(4);
vector<int>::iterator ivSearch, ivFind;
ivSearch = search(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end());
ivFind = find_first_of(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end());
cout << "Position of search: " << ivSearch - v1.begin() << endl;
cout << "Position of find_first_of: " << ivFind - v1.begin() << endl;
return 0;
}
輸出結果為：
複製代碼 代碼如下:
Position of search: 2
Position of find_first_of: 1
search_n函數
該函數用於搜尋序列中是否有一系列元素值均為某個給定值的子序列。它有兩個使用原型，分別為值相等和滿足謂詞判斷條件。
下面的執行個體程式展示了尋找3個連續的數字8的過程。
複製代碼 代碼如下:
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;
int main(void) {
vector<int> v;
v.push_back(3);
v.push_back(8);
v.push_back(8);
v.push_back(8);
v.push_back(4);
vector<int>::iterator iv = search_n(v.begin(), v.end(), 3, 8);
if(iv == v.end()) {
cout << "There are no three consecutive 8." << endl;
} else {
cout << "Three consecutive 8 is founded." << endl;
}
return 0;
}
結果輸出為：
複製代碼 代碼如下:
Three consecutive 8 is founded.
find_end函數
該函數用於在一個序列中搜尋出最後一個與另一序列匹配的子序列。用search函數作用相似，方向相反。
下面的執行個體程式，展示了搜尋容器v中最後一個與v1匹配的子序列的過程。
複製代碼 代碼如下:
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;
int main(void) {
vector<int> v, v2;
v.push_back(1);
v.push_back(3);
v.push_back(5);
v.push_back(3);
v.push_back(5);
v.push_back(7);
v2.push_back(3);
v2.push_back(5);
vector<int>::iterator iv = find_end(v.begin(), v.end(), v2.begin(), v2.end());
if(iv != v.end()) {
cout << "The position of last matching subsequence is " << iv - v.begin() << endl;
}
return 0;
}
輸出結果為：
複製代碼 代碼如下:
The position of last matching subsequence is 3
