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c++中std::lower_bound和std::upper_bound的用法 _c++二分查找算法使用技巧

裘德小鎮的故事

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发布时间:2025-10-30 14:47:07

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来源于php中文网

原创

std::lower_bound找≥目标值的第一个位置,std::upper_bound找>目标值的第一个位置,二者结合可计算有序序列中元素出现次数,均需有序区间并支持自定义比较函数。

c++中std::lower_bound和std::upper_bound的用法 _c++二分查找算法使用技巧

在C++中,std::lower_boundstd::upper_bound 是两个非常实用的二分查找算法,定义在 algorithm 头文件中。它们用于在已排序的区间中快速定位元素的位置,常用于优化查找性能,尤其是在处理大量有序数据时。

std::lower_bound:查找第一个不小于目标值的位置

std::lower_bound(first, last, value) 返回一个迭代器,指向区间 [first, last)第一个不小于 value 的元素位置。换句话说,它找到的是第一个满足 ≥ value 的元素。

常见用途:

  • 判断某个值是否存在或插入位置
  • 统计有序数组中 ≥ 某个值的最小下标

示例:

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vector nums = {1, 2, 4, 4, 5, 7, 9};
auto it = std::lower_bound(nums.begin(), nums.end(), 4);
// it 指向第一个 4,下标为 2

std::upper_bound:查找第一个大于目标值的位置

std::upper_bound(first, last, value) 返回指向区间中第一个大于 value 的元素的迭代器。即找到第一个满足 > value 的位置。

典型场景:

  • 确定某个值在有序序列中的“上界”
  • 配合 lower_bound 计算某个值的出现次数

示例:

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vector nums = {1, 2, 4, 4, 5, 7, 9};
auto it = std::upper_bound(nums.begin(), nums.end(), 4);
// it 指向 5,下标为 4

结合使用:统计元素出现次数

对于有序数组中重复元素的计数,可以利用这两个函数:

int count = std::upper_bound(nums.begin(), nums.end(), x)
- std::lower_bound(nums.begin(), nums.end(), x);

这段代码计算了值 x 在数组中出现的次数。因为:

  • lower_bound 找到第一个 x 的位置
  • upper_bound 找到第一个 > x 的位置
  • 两者之差就是 x 的频次

自定义比较函数(支持降序和结构体)

默认情况下,这两个函数使用 比较,适用于升序排列。如果容器是降序,或者你想用自定义规则,可以传入比较函数或 lambda。

例如,对降序数组使用:

vector nums = {9, 7, 5, 4, 4, 2, 1}; // 降序
auto it = std::lower_bound(nums.begin(), nums.end(), 4, std::greater());
// 使用 greater 表示按 > 判断,找到第一个 ≤ 4 的位置(实际是第一个 4)

也可以用 lambda 实现更复杂的逻辑。

基本上就这些。只要记住:lower_bound 找 ≥,upper_bound 找 >,且都要求数据有序。合理使用能大幅提高查找效率,避免手写二分出错。不复杂但容易忽略细节。

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