STL区间成员函数及区间算法总结-白红宇

STL区间成员函数及区间算法总结

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发布时间：2019-06-25

本文共 4658 字，大约阅读时间需要 15 分钟。

在这里总结下可替代循环的区间成员函数和区间算法；

相比单元素遍历操作，使用区间成员函数的优势在于：

1）更少的函数调用

2）更少的元素移动

3）更少的内存分配

在区间成员函数不适用的情况下也应该使用区间算法，至少，相比手写循环而言，它更加简单，有效，并且不容易出错；

区间成员函数

区间构造

标准容器都支持区间构造函数：

container::container(InputIterator begin, // 区间的起点                  InputIterator end); // 区间的终点

例如：

int myints[] = { 10, 20, 30, 30, 20, 10, 10, 20 };std::vector
    
      myvector (myints, myints+8);

以上是C++98中常用法，在C++11中，vector可以直接初始化了：

std::vector
    
      second ={10, 20, 30, 30, 20, 10, 10, 20};  或者：std::vector
     
       second ({10, 20, 30, 30, 20, 10, 10, 20});

区间插入

标准序列容器提供这种形式的insert：

void container::insert(iterator position, // 区间插入的位置                    InputIterator begin, // 插入区间的起点                    InputIterator end); // 插入区间的终点

例如：

int myints[] = { 10, 20, 30, 30, 20, 10, 10, 20 };std::vector
    
      myvector;myvector.push_back(100);myvector.insert(myvector.begin(),myints,myints+8); //10 20 30 30 20 10 10 20 100

关联容器也支持区间插入，但由于其插入后的位置由其比较函数来决定，所以没有区间插入的位置这个参数；

区间删除

标准序列容器提供的erase:

iterator container::erase(iterator begin, iterator end);

c++98的标准关联容器提供的erase为：

void container::erase(iterator begin, iterator end);

序列容器调用erase之后，返回一个迭代器（被删除的那个元素的下一个），

而关联容器的erase删除之后并不返回迭代器.【官方解释说如果实现成序列容器那样返回指向下一个迭代器，会导致无法接收的性能下降】；

这一区别在c++11中终于统一了；c++11中，对关联容器调用erase之后会返回一个迭代器（指向被删除元素的下一个）；

iterator container::erase(const_iterator first, const_iterator last);

区间赋值

所有标准容器提供了区间赋值的成员函数：

void container::assign(InputIterator begin, InputIterator end);

这个函数用于给容器赋值，会替代现有值，并根据需要分配空间；

与copy()算法的区别在于它不需要预先分配空间，并有更高的性能；

int myints[]={10,20,30,40,50,60,70};std::vector
    
      myvector;myvector.assign(myints,myints+7);

通用区间算法

for_each 区间迭代

for_each:遍历，对每个元素都执行一个动作；

C++98只支持最原始的for循环，很多语言（java、python等）都实现了foreach区间迭代语法，这让C++程序员眼馋了很久；

在没有foreach区间迭代的时代，我们可以用for_each()算法来代替：

例：对每个元素都加5：

void myfunction (int& i) {    i += 5;}std::vector
    
      myvector;myvector.push_back(10);myvector.push_back(20);myvector.push_back(30);for_each(myvector.begin(),myvector.end(),myfunction); //15 25 35

c++11中新增了区间迭代，使得我们对for_each的依赖降低了，使用也更加方便：

for(auto &i : myvector ){    i+=5;}

transform() 区间迭代后新值另存为其它地方

对区间中每个元素执行操作后，将修改后的值写入到新区间中；

可以认为这个是for_each()算法不修改原区间的版本；

还是for_each中的例子：

int addfunction(int i ){    return i+5;}void output (int i) {  // output function    std::cout << ' ' << i;}std::vector
    
      myvector;myvector.push_back(10);myvector.push_back(20);myvector.push_back(30);std::vector
     
       bvector;bvector.resize(myvector.size());transform(myvector.begin(),myvector.end(),bvector.begin(),addfunction);//输出for_each(bvector.begin(),bvector.end(),output); //bvector: 15 25 35

copy() 区间复制

区间复制，一般用于多个容器间的数据传值；

这个算法被用的很普遍，其实，很多使用copy的场景，都可以使用区间成员函数来替代（也建议这么做）；

例：复制数组到vector：

int myints[]={10,20,30,40,50,60,70};std::vector
    
      myvector (7);std::copy ( myints, myints+7, myvector.begin() );

fill() 区间填充

用一个元素来重复填充区间；

这个算法使用频率较低；

例：用5填充vector前4个元素：

std::vector
    
      myvector (8);                       // myvector: 0 0 0 0 0 0 0 0std::fill (myvector.begin(),myvector.begin()+4,5);   // myvector: 5 5 5 5 0 0 0 0

replace() 区间替换

遍历区间，进行值替换：

例：将以下区间中所有20替换为99：

int myints[] = { 10, 20, 30, 30, 20, 10, 10, 20 };std::vector
    
      myvector (myints, myints+8);            // 10 20 30 30 20 10 10 20std::replace (myvector.begin(), myvector.end(), 20, 99); // 10 99 30 30 99 10 10 99

更复杂的版本（使用仿函数）replace_if

例：将以下区间中所有大于20替换为99：

bool bigerThen20 (int i) { return i > 20; }int myints[] = { 10, 20, 30, 30, 20, 10, 10, 20 };std::vector
    
      myvector (myints, myints+8);            // 10 20 30 30 20 10 10 20std::replace_if (myvector.begin(), myvector.end(), bigerThen20, 99); //10 20 99 99 20 10 10 20

由于用到了仿函数，通过replace_if实现的，用for_each()也很容易实现；

remove() 区间删除

从区间中删除指定元素；

int myints[] = { 10, 20, 30, 30, 20, 10, 10, 20 };std::vector
    
      myvector (myints, myints+8);            // 10 20 30 30 20 10 10 20std::remove(myvector.begin(), myvector.end(), 20); // 10 30 30 10 10 ? ? ?

注意，remove并不会真正删除元素，而只是将需要删除的元素放到到最后，同时返回一个新的尾部迭代器，

比如，上述例子中,调用完remove后，vector中的值一般为 //10 30 30 10 10 10 10 20

而如果希望真的删除元素，需要加上成员函数erase()来实现删除【remove-erase惯用法】：

myvector.erase(std::remove(myvector.begin(), myvector.end(), 20),myvector.end()); // 10 30 30 10 10

unique() 区间去重

从区间中删除相邻相同的元素，同样，这个算法也不会真正的删除元素，而是将待删除的元素移到区间尾部；

使用【unique-erase惯用法】：

int myints[] = {10,20,20,20,30,30,20,20,10};           // 10 20 20 20 30 30 20 20 10std::vector
    
      myvector (myints,myints+9);std::vector
     
      ::iterator it;it = std::unique (myvector.begin(), myvector.end());   // 10 20 30 20 10 ?  ?  ?  ?myvector.erase(it,myvector.end());