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C++如何使用std::algorithm库中的常用算法?(示例讲解)

穿越時空

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发布时间:2025-12-14 15:19:03

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来源于php中文网

原创

std::algorithm库通过迭代器操作元素区间,核心是迭代器范围和谓词;基础算法如for_each、find/find_if、count/count_if用于遍历、查找、计数;sort等修改算法要求随机访问迭代器。

c++如何使用std::algorithm库中的常用算法?(示例讲解)

std::algorithm 库提供了大量通用、高效的算法,它们不直接操作容器,而是通过迭代器作用于元素区间。用好它需要理解“迭代器范围”和“谓词”两个核心概念。

基础操作:遍历、查找、计数

这些算法接受一对迭代器([first, last) 左闭右开区间),适用于所有支持相应迭代器的容器(vector、list、array、string 等)。

  • std::for_each:对区间内每个元素执行函数。适合无返回值的操作,比如打印或累加:
vector v = {1, 2, 3, 4, 5};
int sum = 0;
for_each(v.begin(), v.end(), [&sum](int x) { sum += x; }); // sum = 15
  • std::find / std::find_if:前者按值查找,后者按条件查找,返回首个匹配的迭代器(未找到则返回 end):
auto it = find(v.begin(), v.end(), 3); // 找到值为3的元素
auto even_it = find_if(v.begin(), v.end(), [](int x) { return x % 2 == 0; }); // 找第一个偶数
  • std::count / std::count_if:统计满足条件的元素个数:
int cnt = count(v.begin(), v.end(), 2); // cnt = 1
int even_cnt = count_if(v.begin(), v.end(), [](int x) { return x > 2; }); // cnt = 3

修改序列:排序、去重、重排

注意:这些算法通常不改变容器大小,但会重排或修改元素值;部分要求随机访问迭代器(如 vector、array),不能用于 list(需用 list::sort 等成员函数)。

  • std::sort:默认升序,可传入自定义比较函数(支持 lambda、函数对象、函数指针):
sort(v.begin(), v.end()); // 升序
sort(v.begin(), v.end(), greater()); // 降序
sort(v.begin(), v.end(), [](int a, int b) { return abs(a)
  • std::unique + erase(惯用法):std::unique 只把重复元素移到末尾并返回新逻辑结尾,必须配合 erase 才真正删除:
vector w = {1, 2, 2, 3, 3, 3, 4};
auto new_end = unique(w.begin(), w.end()); // w 变为 {1,2,3,4,3,3,4},new_end 指向第5个元素
w.erase(new_end, w.end()); // 真正删掉重复项 → {1,2,3,4}
  • std::reverse / std::rotate:反转区间;rotate 将区间循环左移(以某点为分界):
reverse(v.begin(), v.end()); // {5,4,3,2,1}
rotate(v.begin(), v.begin() + 2, v.end()); // 从第2个位置起左旋 → {3,4,5,1,2}

数值计算:累积、极值、相邻操作

这些算法位于 头文件中,常与 algorithm 配合使用。

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  • std::accumulate:求和、连接字符串、自定义折叠操作(需提供初始值和二元操作):
int total = accumulate(v.begin(), v.end(), 0); // 0 是初值
string s = accumulate(words.begin(), words.end(), string(""), [](string a, string b) { return a + "-" + b; });
  • std::max_element / std::min_element:返回最大/最小元素的迭代器(不是值),支持自定义比较:
auto max_it = max_element(v.begin(), v.end());
if (max_it != v.end()) cout
  • std::adjacent_difference / std::partial_sum:生成相邻差值序列或前缀和序列(输出到另一容器或原地):
vector diffs(v.size());
adjacent_difference(v.begin(), v.end(), diffs.begin()); // diffs[0]=v[0], diffs[i]=v[i]-v[i-1]

实用提醒

算法本身不负责内存管理,也不检查越界——传入合法迭代器是调用者的责任;lambda 捕获要谨慎(避免悬垂引用);多数算法时间复杂度明确(如 sort 平均 O(n log n),find 是 O(n));对已排序区间,优先考虑 lower_bound / upper_bound / binary_search 等对数复杂度算法。

基本上就这些。掌握好迭代器范围、谓词写法和常见组合(比如 unique+erase),就能覆盖日常 90% 的数据处理需求。

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