C++_标准模板库STL概念介绍4-算法
STL包含很多处理容器的非成员函数:
sort()
copy()
find()
random_shuffle()
set_union()
set_intersection()
set_difference()
transform()
它们的总体设计是相同的,都使用迭代器来标识要处理的数据区间和结果的放置位置。
有些函数还接受一个函数对象参数,并使用它来处理数据。
对于算法函数设计来说、有两个主要的通用部分:
1)都使用模板来提供泛型;
2)都使用迭代器来提供访问容器中数据的通用表示;
因为指针是一种特殊的迭代器,因此诸如copy()等STL函数可用于常规数组。
统一的容器设计使得不同类型的容器之间具有明显关系。
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一、算法组:
STL将算法库分成4组:
1)非修改式序列操作
2)修改式序列操作
3)排序和相关操作
4) 通用数字运算
非修改式序列操作对区间中的每个元素进行操作。这些操作不修改容器的内容。
修改式序列操作也对区间中的每个元素进行操作。它们可以修改容器的内容。可以修改值,也可以修改值的排列顺序。
排序和相关操作包括多个排序函数(包括sort())和其他各种函数,包括集合操作。
数字操作包括将区间的内容累积、计算两个容器的内部乘积、计算小计、计算相邻对象差的函数。
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二、算法的通用特征:
STL函数使用迭代器和迭代器区间。从函数原型可知有关迭代器的假设。
例如:copy()函数的原型如下
template
OutputIterator copy(InputIterator first, InputIterator last, OutputIterator result);
对算法进行分类的方式之一,就是按结果放置的位置进行分类。
有些算法就地完成工作,有些则创建拷贝。
在sort()函数完成时,结果被存放在原始数据的位置上,因此sort()是就地算法。
copy()函数将结果发送到另一个位置,所以它是复制算法。
transform()函数可以以这两种方式完成工作。与copy()相似,它使用输出迭代器指示结果的存储位置;
与copy()不同的是,transform()允许输出迭代器指向输入区间,因此它可以用计算结果覆盖原来的值。
有些算法有两个版本:就地版本和复制版本。STL的约定是,复制版本的名称将以_copy结尾。
例如,函数replace()的原型如下:
template
void replace(ForwardIterator first, ForwardIterator last, const T& old_value, const T& new_value);
它将所有的old_value替换为new_value,这是就地发生的。
复制版本的原型如下:
template
OutputIterator replace_copy(InputIterator first, InputIterator last, OutputIterator result, const T& old_value, const T& new_value);
结果被复制到result指定的新位置。
注意replace_copy返回类型为OutputIterator,对于复制算法而言,统一的约定是,返回一个迭代器,该迭代器指向复制的最后一个值后面的一个位置。
还有一种常见的变体:
以_if结尾的;根据将函数应用于容器元素得到的结果来执行操作。//这段话很绕,不是很理解
原型如下:
template
void replace_if(ForwardIterator first, ForwardIterator last, Predicate pred, const T& new_value);
Predicate是模板参数名称,可以为T或者U。然而,STL选择用Predicate来提醒用户,实参应模拟Predicate概念。
同样,STL使用诸如Generator和BinaryPredicate等术语来指示必须模拟其他函数对象概念的参数。
虽然STL文档可以指定迭代器或函数符的需求,但编译器不会对此进行检查。
如果您使用了错误的迭代器,则编译器试图实例化模板时,将出现大量错误信息。
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三、STL和string类:
sting类虽然不是STL的组成部分,但设计它时考虑到了STL。
例如,它包含begin()、end()、rbegin()和rend()等成员,因此可以使用STL接口。
下面的例子是用STL显示了一个词的字母可以得到的所有排列组合。
1 // strgst1.cpp -- applying the STL to a string
2 #include <iostream>
3 #include <string>
4 #include <algorithm>
5
6 int main()
7 {
8 using namespace std;
9 string letters;
10 cout<<"Enter the letter grouping (quit to quit): ";
11 while(cin>>letters && letters != "quit")
12 {
13 cout<<"Permutations of "<<letters<<endl;
14 sort(letters.begin(), letters.end());
15 cout<<letters<<endl;
16 while (next_permutation(letter.begin(), letter.end()))
17 cout<<letter<<endl;
18 cout<<"Enter next sequence (quit to quit): ";
19 }
20 cout<<"Done.\n";
21 return 0;
22 }
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四、函数和容器方法:
有时可以选择使用STL方法或者STL函数。通常方法是更好的选择。
因为,它更适合特定的容器,其次容器方法作为成员函数,它可以使用模板类的内存管理工具,从而在需要的时候调整容器的长度。
举个例子,假设有一个由数字组成的链表,并要删除链表中某个特定值(例如4)的所有实例。
如果la是一个list
la.remove(4); //remove all 4s from the list;
调用该方法后,链表中所有值为4的元素都将被删除,同时链表的长度将被自动调整。
还有一个名为remove()的STL算法,它不是由对象调用,而是接受区间参数。因此如果lb是一个list
remove(lb.begin(), lb.end(), 4);
然而,由于该remove()函数不是成员,因此不能调整链表的长度。它将没被删除的元素放在链表的开始位置,并返回一个指向新的超尾值得迭代器。
这样,便可以用迭代器来修改容器的长度。
例如,可以使用链表的erase()方法来删除一个区间,该区间描述了链表中不再需要的部分。
下面是一个例子,演示了如何进行:
1 //listrmv.cpp -- applying the STL to a string
2 #inclue <iostream>
3 #inclue <list>
4 #inclue <algorithm>
5
6 void Show(int);
7 const int LIM = 10;
8
9 int main()
10 {
11 using namespace std;
12 int ar[LIM] = {
4,5,4,2,2,3,4,8,1,4};
13 list<int> la(ar, ar+LIM);
14 list<int> lb(la);
15 cout<<"Original list contents:\n\t";
16 for_each(la.begin(), la.end(), Show);
17
18 cout<<endl;
19 la.remove(4);
20 cout<<"After using the remove() method:\n";
21 cout<<"la:\t";
22 for_each(la.begin(), la.end(), Show);
23 cout<<endl;
24
25 list<int>::iterator last;
26 last = remove(la.begin(), lb.end(), 4);
27 cout<<"After using the remove() function:\n";
28 cout<<"lb:\t";
29 for_each(lb.begin(), lb.end(), Show);
30 cout<<endl;
31
32 lb.erase(last, lb.end());
33 cout<<"After using the erase() method:\n";
34 cout<<"lb:\t";
35 for_each(lb.begin(), lb.end(), Show);
36 cout<<endl;
37 return 0;
38 }
39
40 void Show(int v)
41 {
42 std::cout<<v<<' ';
43 }
程序输出:
Original list contents:
4 5 4 2 2 3 4 8 1 4
After using the remove() method:
la: 5 2 2 3 8 1
After using the remove() function:
lb: 5 2 2 3 8 1 4 8 1 4
After using the erase() method:
lb: 5 2 2 3 8 1
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五、使用STL:
STL是一个库,其组成部分被设计成协同工作。
STL组件是工具,但也是创建其他工具的部件。
接下来用一个例子来练习:
假设要编写一个程序,让用户输入单词。希望最后得到一个按输入顺序排列的单词列表、
一个按字母顺序排列的单词列表(忽略大小写),并记录每个单词被输入的次数。
出于简化的目的,假设输入的过程中不添加数字和标点符号。
输入和保存单词列表很简单,创建一个vector
vector
string input;
while(cin>>input && input != ‘quit’)
words.push_back(input);
接下来如何将得到的单词列表按字母顺序排列:
为了避免覆盖原始数据,不能够使用就地算法。
可以创建一个set
set
transform(words.begin(), words.end(), insert_iterator
至于ToLower函数的编写如下:
string & ToLower(string & st)
{
transform(st.begin(), st.end(), st.begin(), tolower);
return st ;
}
有些情况下,tolower()函数被定义为int tolower(int),而我们希望函数与元素类型相匹配。
char toLower(char ch) {return tolower(ch);}
要获得每个单词在输入中出现的次数,可以使用count()函数。
它将一个区间和一个值作为参数,并返回这个值在区间中出现的次数。
map
set
for(si = wordset.begin(), si != wordset.end(), si++)
wordmap.insert(pair
map类有个有趣的特征,可以用数组表示法(将键作为索引)来访问存储的值。
例如,wordmap[“the”]表示与键“the”相关联的值,这里是字符串“the”出现的次数。
因为wordset容器保存了wordmap使用的全部键,所以可以用下面的代码来存储结果:
for(si = wordset.begin(), si != wordset.end(), si++)
wordmap[*si] = count(words.begin(), words.end(), *si);
同样也可以使用数组表示法来报告结果:
for(si = wordset.begin(), si !=wordset.end(), si++)
cout<<*si<<”: “<<wordmap[*si]<<endl;
1 //usealgo.cpp -- using several STL elements
2 #include <iostream>
3 #include <string>
4 #include <vector>
5 #include <set>
6 #include <map>
7 #include <iteraotor>
8 #include <algorithm>
9 #include <cctype>
10
11 using namespace std;
12
13 char toLower(cahr ch) {
return tolower(ch);}
14 string & ToLower(string & st);
15 void display(const string & s);
16
17 int main()
18 {
19 vector<string> words;
20 cout<<"Enter words(enter quit to quit):\n";
21 string input;
22 while(cin>>input && input != "quit")
23 words.push_back(input);
24
25 cout<<"You entered the following words:\n";
26 for_each(words.begin(), words.end(), display);
27 cout<<endl;
28
29 //place words in set, converting to lowecase
30 set<string> wordset;
31 transform(words.begin(),words.end(), insert_iterator<set<string>>(wordset, wordset.begin()));
32 cout<<"\nAlphabetic list of words:\n";
33 for_each(wordset.begin(), wordset.end(), display);
34 cout<<endl;
35
36 //place word and frequency in map
37 map<string, int> wordmap;
38 set<string> :: iterator si;
39 for(si = wordset.begin(); si != wordset.end(); si++)
40 wordmap[*si] = count(words.begin(), words.end(), *si);
41 //display map contents
42 cout<<"\nWord frequency:\n";
43 for(si = wordset.begin(); si != wordset.end(); si++)
44 cout<<*si<<": "<<wordmap[*si]<<endl;
45 return 0;
46 }
47
48 string & ToLower(string & st)
49 {
50 transform(st.begin(), st.end(), st.begin(), toLower);
51 return st;
52 }
53
54 woid display(const string & s)
55 {
56 cout<<s<<" ";
57 }
STL使用时应尽可能减少要编写的代码。
STL通用、灵活的设计将节省大量的工作。
另外,STL的设计者都是非常关心效率的算法人员,
算法是经过仔细选择的,并且是内联的。
转载于//www.cnblogs.com/grooovvve/p/10491685.html
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