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

復制操作

copy , copy_if

• copy 復制范圍 [first, last) 中的元素到從 d_first 開始的另一范圍（復制目標范圍）
• copy_if 對對所要求的元素則返回 ?true 的一元謂詞執行copy

first, last —要復制的元素范圍
d_first — 目標范圍的起始

vector<int> a = {1,2,3,4,5};
vector<int> b(10);
std::copy(a.begin() , a.end() , b.begin());
for(auto x : b)std::cout << x << " "; //1 2 3 4 5 0 0 0 0 0
//std::back_inserter用于動態獲取b.end()位置插入
std::copy_if(a.begin() , a.end() , std::back_inserter(b), [](int x){return x % 2 == 0;});
for(auto x : b)std::cout << x << " ";//1 2 3 4 5 0 0 0 0 0 2 4 

• ranges

std::ranges::copy(a , b.begin());
std::ranges::copy_if(a , b.begin(), [](int x){return x % 2 == 0;});

copy_n

復制始于 first 的范圍中恰好 count 個值到始于 result 的范圍。

first — 復制來源的元素范圍起始
count — 要復制的元素數
result — 目標范圍起始

std::string in {"1234567890"};
std::string out;
std::copy_n(in.begin(), 4, std::back_inserter(out));//1234
std::cout << out << '\n';

• ranges

std::ranges::copy_n(in.begin(), 4, std::back_inserter(out));//1234

copy_backward

(按從后往前的順序復制一個范圍內的元素)
將范圍 [first, last) 內的元素復制到終于 d_last 的范圍。以逆序復制元素（首先復制末元素），但保持相對順序。

first, last — 要復制的元素范圍
d_last — 目標范圍的結尾

std::vector<int> source = {1,2,3,4,5};
std::vector<int> destination(6);
std::copy_backward(source.begin(), source.end(), destination.end());
for(auto x : destination)std::cout << x << " ";//0 1 2 3 4 5

• ranges

std::ranges::copy_backward(source, destination.end());

交換操作

swap

交換兩個對象的值

vector<int> a = {1,2,3,4,5};
vector<int> b = {5,4,3,2,1};
std::swap(a, b);
for(auto x : a)cout << x << " ";//5 4 3 2 1
for(auto x : b)cout << x << " ";//1 2 3 4 5

swap_ranges

交換兩個范圍的元素
在范圍 [first1, last1) 和始于 first2 的另一范圍間交換元素。

first1, last1 — 要交換的第一個元素范圍
first2 — 要交換的第二個元素范圍的起始

std::vector<char> v{'a', 'b', 'c', 'd', 'e'};
std::list<char> l{'1', '2', '3', '4', '5'};
std::swap_ranges(v.begin(), v.begin() + 3, l.begin());
for(auto x : l)cout << x << " "; //a b c 4 5

• ranges

在第一范圍 [first1, first1 + M) 與第二范圍 [first2, first2 + M) 交換

std::vector<char> v{'a', 'b', 'c', 'd', 'e' , 'f' ,'g' , 'h'};
std::ranges::swap_ranges(v.begin(), v.begin() + 2, v.begin() + 4 , v.begin() + 6);
for(auto x : v)cout << x << " "; //e f c d a b g h

iter_swap

交換兩個迭代器所指向的元素

vector<int> a = {1,2,3,4,5};
vector<int> b = {5,4,3,2,1};
std::iter_swap(a.begin() , b.begin());
std::cout << a[0] << " " << b[0] << std::endl;//5 1

變換操作

transform

將一個函數應用于某一范圍的各個元素，并在目標范圍存儲結果
應用一元函數 unary_op 到 [first1, last1) 所定義的范圍
應用二元函數 binary_op 到來自兩個范圍的元素對：一個以 [first1, last1) 定義，而另一個始于 first2

std::string s{"hello"};
std::transform(s.begin(), s.end(),s.begin(), // 寫入相同位置[](unsigned char c) { return std::toupper(c); });
std::cout << s << '\n'; //HELLOvector<int> ordinals = {1,2,3,4,5};
std::transform(ordinals.cbegin(), ordinals.cend(), ordinals.cbegin(),ordinals.begin(), [](int a , int b){return a + b;});
for(auto x : ordinals)cout << x << " ";//2 4 6 8 10

• ranges

    std::ranges::transform(s,s.begin(), // 寫入相同位置[](unsigned char c) { return std::toupper(c); });std::ranges::transform(ordinals , ordinals, ordinals.begin(), [](int a , int b){return a + b;});

replace

將所有滿足特定判別標準的值替換為另一個值
以 new_value 替換范圍 [first, last) 中所有滿足特定判別標準的元素。

vector<int> a = {1,2,3,2,5};
//所有為2的值替換為88
std::replace(a.begin(), a.end(), 2, 88);
for(auto x : a)cout << x << " ";// 1 88 3 88 5

• ranges

std::ranges::replace(a, 2, 88);

replace_copy replace_copy_if

復制一個范圍，并將滿足特定判別標準的元素替換為另一個值
復制來自范圍 [first, last) 的元素到始于 d_first 的范圍，復制過程中以 new_value 替換所有滿足特定判別標準的元素。

std::vector<int> v{1,1,1,2,3,4};
std::replace_copy(v.begin(), v.end(),v.begin(),1, 99);
for(auto x : v)cout << x << " ";//99 99 99 2 3 4

std::vector<int> v{5, 7, 4, 2, 8, 6, 1, 9, 0, 3};
std::replace_copy_if(v.begin(), v.end(),v.begin(),//輸出到原地開頭[](int n){ return n > 5; }, 99);
for(auto x : v)cout << x << " ";

• ranges

std::ranges::replace_copy(v,v.begin(),1, 99);
std::ranges::replace_copy_if(v,v.begin(),[](int n){ return n > 5; }, 99);

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