C++算法庫

算法庫提供大量用途的函數（例如查找、排序、計數、操作），它們在元素范圍上操作。

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C++20 在命名空間 std::ranges 中提供大多數算法的受約束版本，在這些算法中，范圍既可以由迭代器-哨位對，也可以由單個 range 實參指定，還支持投影和成員指針可調用對象。

std::vector<int> v {7, 1, 4, 0, -1};
std::ranges::sort(v); // 受約束算法

• 頭文件

#include <algorithm>
#include <numeric> 
#include <memory>
#include <ranges> //C++20

批量操作

for_each

應用函數到范圍中的元素

std::vector<int> v {3, -4, 2, -8, 15, 267};auto print = [](const int& n) { std::cout << n << ' '; };std::for_each(v.cbegin(), v.cend(), print);//3 -4 2 -8 15 267 
std::for_each(v.begin(), v.end(), [](int &n){ n++; });
std::for_each(v.cbegin(), v.cend(), print);//4 -3 3 -7 16 268 

• 應用ranges

std::vector<int> nums{3, 4, 2, 8, 15, 267};auto print = [](const auto& n) { std::cout << ' ' << n; };std::ranges::for_each(std::as_const(nums), print);//3 4 2 8 15 267
std::ranges::for_each(nums, [](int &n){ n++; });
std::ranges::for_each(std::as_const(nums), print);// 4 5 3 9 16 268

for_each_n

應用一個函數對象到序列的前 n 個元素

std::vector<int> v {3, -4, 2, -8, 15, 267};
std::for_each_n(v.begin(), 3, [](int &n){ n++; });
//4 -3 3 -8 15 267

• ranges

std::vector<int> nums{3, 4, 2, 8, 15, 267};
std::ranges::for_each_n(nums.begin(), 3, [](int &n){ n++; });
//4 5 3 8 15 267

搜索操作

all_of ,any_of ,none_of

檢查謂詞是否對范圍中所有、任一或無元素為 true

• all_of 所有是否滿足條件
• any_of 至少有一個滿足
• none_of 沒有一個滿足

std::vector<int> v2 {10 , 2};
if (std::all_of(v2.begin(), v2.end(), [](int i) { return i % 2 == 0; }))std::cout << "All numbers are even\n"; //true
if (std::none_of(v2.begin(), v2.end(), [](int i) { return i % 2 == 0; }))std::cout << "None of them are odd\n"; //false
if (std::any_of(v2.begin(), v2.end(), [](int i) { return i % 2 == 0; }))std::cout << "At least one number is odd\n"; //true

• ranges

std::vector<int> v2 {10 , 2};
if (std::ranges::all_of(v2, [](int i) { return i % 2 == 0; }))std::cout << "All numbers are even\n"; //true
if (std::ranges::none_of(v2, [](int i) { return i % 2 == 0; }))std::cout << "None of them are odd\n"; //false
if (std::ranges::any_of(v2, [](int i) { return i % 2 == 0; }))std::cout << "At least one number is odd\n"; //true

find, find_if, find_if_not

尋找首個滿足特定判別標準的元素

• find 尋找首個為x的元素
• find_if 尋找首個為true的元素
• find_if 尋找首個為false的元素

std::distance(v.begin(), x)返回出現位置

std::vector<int> v {3, -4, 2, -8, 15, 267};
auto x = std::find(v.begin(),v.end(),3);
if(x != v.end())std::cout << "v 包含" << std::distance(v.begin(), x); // 0
auto y = std::find_if(v.begin(),v.end(), [](int i) { return i % 2 == 0; });
if(y != v.end())std::cout << "v " << std::distance(v.begin(), y); // 1
auto z = std::find_if_not(v.begin(),v.end(), [](int i) { return i % 2 == 0; });
if(z != v.end())std::cout << "v " << std::distance(v.begin(), z); // 0

• ranges

std::vector<int> v {3, -4, 2, -8, 15, 267};
auto x = std::ranges::find(v,3);
if(x != v.end())std::cout << "v 包含" << std::distance(v.begin(), x); // 0
auto y = std::ranges::find_if(v, [](int i) { return i % 2 == 0; });
if(y != v.end())std::cout << "v " << std::distance(v.begin(), y); // 1
auto z = std::ranges::find_if_not(v, [](int i) { return i % 2 == 0; });
if(z != v.end())std::cout << "v " << std::distance(v.begin(), z); // 0

find_end

在特定范圍中尋找最后出現的元素序列

    std::vector<int> v {1,2,3,1,2,3,4,5,6};vector<vector<int>> v2 = {{1, 2, 3}, {3, 4, 5}};for(auto x : v2){auto t = std::find_end(v.begin(), v.end(), x.begin() , x.end());std::cout << std::distance(v.begin(), t);//3 5}

std::find_first_of

在范圍 [first, last) 中搜索范圍 [s_first, s_last) 中的任何元素

    std::vector<int> v {1,2,3,1,2,3,4,5,6};vector<vector<int>> v2 = {{1, 2, 3}, {3, 4, 5}};for(auto x : v2){auto t = std::find_first_of(v.begin(), v.end(), x.begin() , x.end());std::cout << std::distance(v.begin(), t);//0 2}

adjacent_find

查找首對相鄰的相同（或滿足給定謂詞的）元素

std::vector<int> v1{0, 1, 2, 3, 40, 40, 41, 41, 5};
auto i1 = std::adjacent_find(v1.begin(), v1.end());
if (i1 == v1.end())std::cout << "沒有匹配的相鄰元素\n";
elsestd::cout << "第一對相等的相鄰元素位于 "<< std::distance(v1.begin(), i1) << "，*i1 = "<< *i1 << '\n';

count, count_if

• count x個數
• count_if 滿足表達式為true的個數

std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 4, 3, 7, 8, 9, 10};
std::cout << std::count(v.begin(),v.end(),3);//2
std::cout << std::count_if(v.begin(),v.end(),[](int i) { return i % 2 == 0; });//偶數個數 5
string s = "aabbbbcccccccc";
std::cout << std::count(s.begin(),s.end(),'c');//8

• ranges

std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 4, 3, 7, 8, 9, 10};
std::cout << std::ranges::count(v,3);//2
std::cout << std::ranges::count_if(v,[](int i) { return i % 2 == 0; });//偶數個數 5
string s = "aabbbbcccccccc";
std::cout << std::ranges::count(s,'c');//8

equal

確定兩個元素集合是否是相同的

string a = "xyz";
string b = "xyz";
if(std::equal(a.begin(),a.end(),b.begin(),b.end()))std::cout << "equal";

• ranges

string a = "xyz";
string b = "xyz";
if(std::ranges::equal(a,b))std::cout << "equal";

search

搜索范圍 [first, last) 中首次出現元素序列 [s_first, s_last) 的位置。

string str = "ddccabcabcabc";
string words = "abc";
auto it = std::search(str.begin(),str.end(),words.begin(),words.end());
std::cout << std::distance(str.begin() , it);//4

search_n

在范圍中搜索一定量的某個元素的連續副本
在范圍 [first, last) 中搜索 count 個等同元素的序列，每個都等于給定的值 value

string str = "1001010100010101001010101";
auto it = std::search_n(str.begin() , str.end() , 3 , '0');
std::cout << std::distance(str.begin() , it); //第一次出現連續的三個零的位置：8

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