从零开始学C++之STL（七）：剩下5种算法代码分析与使用示例（remove 、rotate 、sort、lower_bound、accumulate）

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一、移除性算法（remove）

C++ Code

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//TEMPLATEFUNCTIONremove_copy
template<class_InIt,
class_OutIt,
class_Ty>inline
_OutIt_Remove_copy(_InIt_First,_InIt_Last,
_OutIt_Dest,const_Ty&_Val,_Range_checked_iterator_tag)
{
//copyomittingeachmatching_Val
_DEBUG_RANGE(_First,_Last);
_DEBUG_POINTER(_Dest);
for(;_First!=_Last;++_First)
if(!(*_First==_Val))
*_Dest++=*_First;
return(_Dest);
}

template<class_InIt,
class_OutIt,
class_Ty>inline
_OutItunchecked_remove_copy(_InIt_First,_InIt_Last,
_OutIt_Dest,const_Ty&_Val)
{
//copyomittingeachmatching_Val
return_STD_Remove_copy(_CHECKED_BASE(_First),_CHECKED_BASE(_Last),_Dest,_Val,
_STD_Range_checked_iterator_tag());
}

//TEMPLATEFUNCTIONremove
template<class_FwdIt,
class_Ty>inline
_FwdItremove(_FwdIt_First,_FwdIt_Last,const_Ty&_Val)
{
//removeeachmatching_Val
_First=find(_First,_Last,_Val);
if(_First==_Last)
return(_First);//emptysequence,alldone
else
{
//nonemptysequence,worthdoing
_FwdIt_First1=_First;
return(_STDEXTunchecked_remove_copy(++_First1,_Last,_First,_Val));
}
}

如下图所示：

假设现在想要remove 的元素是3，则传入到_Remove_copy 函数的3个参数如上图第一行所示，Val 即3。

接着遍历First ~ Last 区间的元素，将非移除元素拷贝到前面，覆盖前面的元素，最后的指向如图，函数返回的是Dest 位置，如下代

码所示：

for(;_First!=_Last;++_First)

if(!(*_First==_Val))

*_Dest++=*_First;

由上图可看出移除性算法并没有改变元素的个数，如果要真正删除，可以将remove 的返回值传入erase 进行删除，如：

v.erase(remove(v.begin(), v.end(), 3), v.end()); 即会将后面两个元素4 和 5 删除掉。

在这里顺便提一下，erase 会使当前迭代器失效，但可以返回下一个迭代器，故如果需要在遍历中删除，下面的做法才是正确的：

C++ Code

#include<iostream>
#include<vector>

usingnamespacestd;

intmain(void)
{
inta[]={3,1,2,3,4};
vector<int>v(a,a+5);

//for(vector<int>::iteratorit=v.begin();it!=v.end();++it)
//{
//if(*it==3)
//v.erase(it);ERROR!
//else
//cout<<*it<<'';
//}

for(vector<int>::iteratorit=v.begin();it!=v.end();)
{
if(*it==3)
it=v.erase(it);
else
{
cout<<*it<<'';
++it;
}
}

cout<<endl;
return0;
}

示例代码1：

C++ Code

#include<iostream>
#include<vector>
#include<list>
#include<algorithm>
usingnamespacestd;

voidprint_element(intn)
{
cout<<n<<'';
}

intmain(void)
{
inta[]={1,3,2,3,4,5};
vector<int>v(a,a+6);

for_each(v.begin(),v.end(),print_element);
cout<<endl;

/*remove(v.begin(),v.end(),3);
for_each(v.begin(),v.end(),print_element);
cout<<endl;*/

v.erase(remove(v.begin(),v.end(),3),v.end());
for_each(v.begin(),v.end(),print_element);
cout<<endl;

return0;
}

二、变序性算法（rotate）

C++ Code

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template<class_FwdIt>inline
voidrotate(_FwdIt_First,_FwdIt_Mid,_FwdIt_Last)
{
//rotate[_First,_Last)
if(_First!=_Mid&&_Mid!=_Last)
_Rotate(_CHECKED_BASE(_First),_CHECKED_BASE(_Mid),_CHECKED_BASE(_Last),_Iter_cat(_First));
}

rotate 调用了_Rotate，实际上_Rotate 继续调用了某个函数，内部实现代码比较长，而且不容易看懂，这边可以看一下简易的等价

版本实现，来自这里，如下：

C++ Code

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template<classForwardIterator>
voidrotate(ForwardIteratorfirst,ForwardIteratormiddle,
ForwardIteratorlast)
{
ForwardIteratornext=middle;
while(first!=next)
{
swap(*first++,*next++);
if(next==last)next=middle;
elseif(first==middle)middle=next;
}
}

假设一个容器有 1 2 3 4 5 6 六个元素，现在想把 1 2 放到后面去，可以这样写rotate(v.begin(), v.begin()+2, v.end()); 如下图所示：

即将first 与 next 对应的元素互换且不断向前推进，直到first == next 为止。

三、排序算法（sort）

C++ Code

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template<class_RanIt>inline
voidsort(_RanIt_First,_RanIt_Last)
{
//order[_First,_Last),usingoperator<
_DEBUG_RANGE(_First,_Last);
std::_Sort(_CHECKED_BASE(_First),_CHECKED_BASE(_Last),_Last-_First);
}

template<class_RanIt,
class_Pr>inline
voidsort(_RanIt_First,_RanIt_Last,_Pr_Pred)
{
//order[_First,_Last),using_Pred
_DEBUG_RANGE(_First,_Last);
_DEBUG_POINTER(_Pred);
std::_Sort(_CHECKED_BASE(_First),_CHECKED_BASE(_Last),_Last-_First,_Pred);
}

sort 重载了两个版本，第一个版本只有2个参数，默认按从小到大排序（usingoperator<)；第二个版本有三个参数，即可以自定义比较逻辑

（_Pred）。它们都调用了标准库的std::_Sort，跟踪进去发现比较复杂，在_Sort 内会根据一些条件选择不同的排序方式，如标准库的堆排序，合并

排序，插入排序等等。站在使用的角度看，没必要去深究，但如果是想学习相关的排序，那是很好的资源。

示例代码2：

C++ Code

#include<iostream>
#include<vector>
#include<list>
#include<algorithm>
usingnamespacestd;

voidprint_element(intn)
{
cout<<n<<'';
}

boolmy_greater(inta,intb)
{
returna>b;
}

intmain(void)
{
inta[]={1,2,3,4,5,6};
vector<int>v(a,a+6);

for_each(v.begin(),v.end(),print_element);
cout<<endl;

rotate(v.begin(),v.begin()+2,v.end());
for_each(v.begin(),v.end(),print_element);
cout<<endl;

sort(v.begin(),v.end());
for_each(v.begin(),v.end(),print_element);
cout<<endl;

sort(v.begin(),v.end(),my_greater);
for_each(v.begin(),v.end(),print_element);
cout<<endl;

return0;
}

四、已序区间算法（lower_bound 、upper_bound）

使用这些算法的前提是区间已经是有序的。

C++ Code

//TEMPLATEFUNCTIONlower_bound
template<class_FwdIt,
class_Ty,
class_Diff>inline
_FwdIt_Lower_bound(_FwdIt_First,_FwdIt_Last,const_Ty&_Val,_Diff*)
{
//findfirstelementnotbefore_Val,usingoperator<
_DEBUG_ORDER_SINGLE(_First,_Last,true);
_Diff_Count=0;
_Distance(_First,_Last,_Count);

for(;0<_Count;)
{
//divideandconquer,findhalfthatcontainsanswer
_Diff_Count2=_Count/2;
_FwdIt_Mid=_First;
std::advance(_Mid,_Count2);
_DEBUG_ORDER_SINGLE(_Mid,_Last,false);

if(_DEBUG_LT(*_Mid,_Val))
_First=++_Mid,_Count-=_Count2+1;
else
_Count=_Count2;
}
return(_First);
}

template<class_FwdIt,
class_Ty>inline
_FwdItlower_bound(_FwdIt_First,_FwdIt_Last,const_Ty&_Val)
{
//findfirstelementnotbefore_Val,usingoperator<
_ASSIGN_FROM_BASE(_First,
_Lower_bound(_CHECKED_BASE(_First),_CHECKED_BASE(_Last),_Val,_Dist_type(_First)));
return_First;
}

lower_bound() 返回第一个“大于等于给定值" 的元素位置，其实还重载了另一个low_bound 版本，如下：

C++ Code

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//TEMPLATEFUNCTIONlower_boundWITHPRED
template<class_FwdIt,
class_Ty,
class_Diff,
class_Pr>inline
_FwdIt_Lower_bound(_FwdIt_First,_FwdIt_Last,
const_Ty&_Val,_Pr_Pred,_Diff*)

也就是可以自定义比较逻辑，需要注意的是如果使用这个版本，那么区间应该本来就是按comp 方法排序的，如下面这句话：

The elements are compared usingoperator<for the first version, andcompfor the second. The elements in the range shall already

besortedaccording to this same criterion (operator<orcomp), or at leastpartitionedwith respect toval.

由于是已序区间，所以函数内用的是二分查找，而两个版本主要的代码不同在于：

_DEBUG_LT(*_Mid,_Val)

_DEBUG_LT_PRED(_Pred, *_Mid, _Val)

upper_bound 与 lower_bound 类似，不过返回的是第一个”大于给定值“ 的元素位置。

示例代码3：

C++ Code

#include<iostream>
#include<vector>
#include<list>
#include<algorithm>
usingnamespacestd;

voidprint_element(intn)
{
cout<<n<<'';
}

intmain(void)
{
inta[]={1,10,10,14,15,16};
vector<int>v(a,a+6);

for_each(v.begin(),v.end(),print_element);
cout<<endl;

vector<int>::iteratorit;
it=lower_bound(v.begin(),v.end(),10);
if(it!=v.end())
{
cout<<it-v.begin()<<endl;
}

it=upper_bound(v.begin(),v.end(),10);
if(it!=v.end())
{
cout<<it-v.begin()<<endl;
}

return0;
}

五、数值算法（accumulate）

C++ Code

//TEMPLATEFUNCTIONaccumulate
template<class_InIt,
class_Ty>inline
_Ty_Accumulate(_InIt_First,_InIt_Last,_Ty_Val)
{
//returnsumof_Valandallin[_First,_Last)
_DEBUG_RANGE(_First,_Last);
for(;_First!=_Last;++_First)
_Val=_Val+*_First;
return(_Val);
}

template<class_InIt,
class_Ty>inline
_Tyaccumulate(_InIt_First,_InIt_Last,_Ty_Val)
{
//returnsumof_Valandallin[_First,_Last)
return_Accumulate(_CHECKED_BASE(_First),_CHECKED_BASE(_Last),_Val);
}

//TEMPLATEFUNCTIONaccumulateWITHBINOP
template<class_InIt,
class_Ty,
class_Fn2>inline
_Ty_Accumulate(_InIt_First,_InIt_Last,_Ty_Val,_Fn2_Func)
{
//returnsumof_Valandallin[_First,_Last),using_Func
_DEBUG_RANGE(_First,_Last);
_DEBUG_POINTER(_Func);
for(;_First!=_Last;++_First)
_Val=_Func(_Val,*_First);
return(_Val);
}

template<class_InIt,
class_Ty,
class_Fn2>inline
_Tyaccumulate(_InIt_First,_InIt_Last,_Ty_Val,_Fn2_Func)
{
//returnsumof_Valandallin[_First,_Last),using_Func
return_Accumulate(_CHECKED_BASE(_First),_CHECKED_BASE(_Last),_Val,_Func);
}

accumulate 重载了两个版本，第一个版本实现的是累加，第二个版本带_Func 参数，可以自定义计算，比如累乘等。代码都比较好理解，就不赘述

了。看下面的示例代码4：

C++ Code

#include<iostream>
#include<vector>
#include<list>
#include<algorithm>
#include<numeric>
usingnamespacestd;

voidprint_element(intn)
{
cout<<n<<'';
}

intmult(inta,intb)
{
returna*b;
}

intmain(void)
{
inta[]={1,2,3,4,5};
vector<int>v(a,a+5);

for_each(v.begin(),v.end(),print_element);
cout<<endl;

//累加
cout<<accumulate(v.begin(),v.end(),0)<<endl;

//累乘
cout<<accumulate(v.begin(),v.end(),1,mult)<<endl;

return0;
}

参考：

C++ primer 第四版
Effective C++ 3rd
C++编程规范

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从零开始学C++之STL（八）：函数对象、 ... | 《C++游戏开发》笔记十二战争迷雾：初步 ...

2013-07-26 13:15
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