概述：

• 算法主要是由头文件组成。
• 是所有STL头文件中最大的一个，范围涉及到比较、交换、查找、遍历操作、复制、修改等等
• 体积很小，只包括几个在序列上面进行简单数学运算的模板函数
• 定义了一些模板类,用以声明函数对象。

常用遍历算法

for_each

作用：遍历容器

#include<iostream>
using namespace std;
#include<algorithm>
#include<vector>
void print1(int val)
{
    cout << val << " ";
}
class print2
{
public:
    void operator()(int val)
    {
        cout << val << " ";
    }
};
void test()
{
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v.push_back(i);
    }
    //普通函数传入函数名
    for_each(v.begin(), v.end(), print1);
    cout << endl;
    //仿函数传入对象
    for_each(v.begin(), v.end(), print2());
    cout << endl;
}
int main()
{
    test();
}

transform

功能：搬运容器到另一个容器中
函数原型：transform(iterator beg1,iterator end1, iterator beg2,_func);

#include<iostream>
using namespace std;
#include<algorithm>
#include<vector>
class Transform
{
public:
    int operator()(int v)
    {
        return v + 10;
    }
};
void test()
{
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v.push_back(i);
    }
    vector<int>vtarget;
    //需要提前给目标容器开辟空间，否则会报错
    vtarget.resize(v.size());
    transform(v.begin(), v.end(), vtarget.begin(), Transform());
    for_each(vtarget.begin(), vtarget.end(), [](int val) {cout << val << " "; });
}
int main()
{
    test();
}

和直接复制不同，transform我们可以在搬运的同时对数据进行一些处理。

常用查找算法

find

函数原型：find(iterator beg, iterator end, value);
按值查找元素，找到了返回迭代器位置，找不到返回结束迭代器位置。

#include<iostream>
using namespace std;
#include<algorithm>
#include<vector>
#include<ctime>
#include<string>
class Person
{
public:
    Person(string name, int age)
    {
        this->name = name;
        this->age = age;
    }
    string name; int age;
    bool operator==(const Person& p)
    {
        if (this->name == p.name && this->age == p.age)
        {
            return true;
        }
        return false;
    }
};
void test1()
{
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v.push_back(rand() % 10);
    }
    auto it = find(v.begin(), v.end(), 6);
    if (it == v.end())
    {
        cout << "未找到该元素" << endl;
    }
    else {
        cout << "找到了这个元素,为：" << *it << endl;
    }
}
void test2()
{
    vector<Person>v;
    Person p1("aaa", 10);
    Person p2("bbb", 12);
    Person p3("ccc", 16);
    Person p4("ddd", 20);
    Person p5("bbb", 12);
    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);
    v.push_back(p4);
    auto it = find(v.begin(), v.end(), p5);
    if (it == v.end())
    {
        cout << "没有找到" << endl;
    }
    else {
        cout << "找到了，姓名为" << it->name << " 年龄：" << it->age << endl;
    }
}
int main()
{
    srand((unsigned int)time(NULL));
    test1();
    test2();
}

find返回的是一个迭代器，对于自定义数据类型，需要重载一下==号，否则find底层代码会不知道怎么比较，就会报错。

find_if

函数原型：find_if(iterator beg, iterator end,_Pred);

#include<iostream>
using namespace std;
#include<algorithm>
#include<vector>
#include<ctime>
#include<string>
class Person
{
public:
    string name;
    int age;
    Person(string name, int age)
    {
        this->name = name;
        this->age = age;
    }
};
class Greater50
{
public:
    bool operator()(int val)
    {
        return val > 50;
    }
};
void test1()
{
    vector<int>v;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v.push_back(rand() % 100);
    }
    auto it = find_if(v.begin(), v.end(), Greater50());
    if (it == v.end())
    {
        cout << "没有找到" << endl;
    }
    else {
        cout << "找到了，为：" << *it << endl;
    }
}
void test2()
{
    vector<Person>v;
    Person p1("tom", 18);
    Person p2("jerry", 24);
    Person p3("ali", 13);
    Person p4("annie", 15);
    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);
    v.push_back(p4);
    auto it = find_if(v.begin(), v.end(), [](const Person& p) {return p.age > 20; });
    if (it == v.end())
    {
        cout << "没有找到" << endl;
    }
    else {
        cout << "找到了。姓名为：" << it->name << " 年龄为：" << it->age << endl;
    }
}
int main()
{
    srand((unsigned int)time(NULL));
    test1();
    test2();
}

当我们需要按条件查找的时候就可以选择find_if函数了。

adjacent_find

函数原型：adjacent_find(iterator beg, iterator end);

#include<iostream>
using namespace std;
#include<algorithm>
#include<vector>
void test()
{
    vector<int>v;
    v.push_back(0);
    v.push_back(2);
    v.push_back(0);
    v.push_back(3);
    v.push_back(1);
    v.push_back(4);
    v.push_back(3);
    v.push_back(3);
    auto pos = adjacent_find(v.begin(), v.end());
    if (pos == v.end())
    {
        cout << "未找到相邻重复元素" << endl;
    }
    else {
        cout << "找到了相邻重复元素：" << *pos << endl;
    }
}
int main()
{
    test();
}

函数返回的是相邻元素里一个元素的迭代器。

binary_search

功能描述：查找指定元素是否存在
函数原型：bool binary_search(iterator beg, iterator end, value);
查找指定的元素，查到返回true否则false
注意：在无序序列中不可用

#include<iostream>
using namespace std;
#include<algorithm>
#include<vector>
void test()
{
    vector<int>v;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v.push_back(i);
    }
    bool ret = binary_search(v.begin(), v.end(), 9);
    if (ret)
    {
        cout << "找到了元素" << endl;
    }
    else {
        cout << "没有找到元素" << endl;
    }
}
int main()
{
    test();
}

二分查找效率很高，但是必须要在有序序列里才可以正确查找，否则可能是对的，也可能是错的。

count

功能描述：统计元素个数
函数原型：
count(iterator beg, iterator end, value);

#include<iostream>
using namespace std;
#include<algorithm>
#include<vector>
#include<ctime>
void test1()
{
    vector<int>v;
    for (int i = 0; i < 100; i++)
    {
        v.push_back(rand() % 30);
    }
    int num = count(v.begin(), v.end(), 23);
    cout << "23的数量为：" << num << endl;
}
class Person {
public:
    string name;
    int age;
    Person(string name, int age)
    {
        this->name = name;
        this->age = age;
    }
    bool operator==(const Person& p)
    {
        return this->age == p.age;
    }
};
void test2()
{
    vector<Person>v;
    Person p1("tom", 35);
    Person p2("jerry", 28);
    Person p3("ali", 35);
    Person p4("anno", 16);
    Person p5("jim", 45);
    Person p6("jan", 35);
    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);
    v.push_back(p4);
    v.push_back(p5);
    int num = count(v.begin(), v.end(), p6);
    cout << "和jan年龄相同的人有:" << num << "个" << endl;
}
int main()
{
    srand((unsigned int)time(NULL));
    test1();
    test2();
}

count返回的是一个int型的变量，代表有多少个，对于自定义数据类型，我们需要重载==号，否则count底层的代码会不知道怎么比较，就会报错。

count_if

功能描述：按条件统计元素个数
函数原型：count_if(iterator beg, iterator end,_Pred);

#include<iostream>
using namespace std;
#include<algorithm>
#include<vector>
#include<ctime>
void test1()
{
    vector<int>v;
    for (int i = 0; i < 100; i++)
    {
        v.push_back(rand() % 30);
    }
    int num = count_if(v.begin(), v.end(), [](int val) {return val > 15; });
    cout << "大于15的数量为：" << num << endl;
}
class Person {
public:
    string name;
    int age;
    Person(string name, int age)
    {
        this->name = name;
        this->age = age;
    }
    bool operator==(const Person& p)
    {
        return this->age == p.age;
    }
};
void test2()
{
    vector<Person>v;
    Person p1("tom", 25);
    Person p2("jerry", 15);
    Person p3("ali", 26);
    Person p4("anno", 16);
    Person p5("jim", 24);
    Person p6("jan", 12);
    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);
    v.push_back(p4);
    v.push_back(p5);
    v.push_back(p6);
    int num = count_if(v.begin(), v.end(), [](const Person& p) {return p.age > 20; });
    cout << "年龄大于20的人有:" << num << "个" << endl;
}
int main()
{
    srand((unsigned int)time(NULL));
    test1();
    test2();
}

常用排序算法

sort

功能描述：对容器内元素进行排序
函数原型：sort（iterator beg, iterator end,_Pred);

#include<iostream>
using namespace std;
#include<algorithm>
#include<vector>
#include<ctime>
#include<functional>
void test()
{
    vector<int>v;
    for (int i = 0; i < 30; i++)
    {
        v.push_back(rand() % 30);
    }
    for_each(v.begin(), v.end(), [](int val) {cout << val << " "; });
    cout << endl;
    sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());
    for_each(v.begin(), v.end(), [](int val) {cout << val << " "; });
}
int main()
{
    srand((unsigned int)time(NULL));
    test();
}

sort是非常常用的排序算法，建议熟练掌握

random_shuffle

功能描述：洗牌指定范围内的元素随机调整次序
函数原型：random_shuffle(iterator beg, iterator end);
在c++17被移除，建议使用shuffle。

#include<iostream>
using namespace std;
#include<algorithm>
#include<vector>
#include<ctime>
#include<functional>
#include<random>
void test()
{
    vector<int>v;
    for (int i = 0; i < 30; i++)
    {
        v.push_back(rand() % 30);
    }
    for_each(v.begin(), v.end(), [](int val) {cout << val << " "; });
    cout << endl;
    sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());
    random_device rd;
    mt19937_64 g(rd());
    shuffle(v.begin(), v.end(), g);
    for_each(v.begin(), v.end(), [](int val) {cout << val << " "; });
}
int main()
{
    srand((unsigned int)time(NULL));
    test();
}

merge

功能描述：两个容器元素合并，并存储到另一容器中
函数原型：merge（iterator beg1,iterator end1,iterator beg2,iterator end2,iterator dest);

#include<iostream>
using namespace std;
#include<algorithm>
#include<vector>
void test()
{
    vector<int>v1;
    vector<int>v2;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i + 1);
    }
    vector<int>vtarget;
    vtarget.resize(v1.size() + v2.size());
    merge(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vtarget.begin());
    for_each(vtarget.begin(), vtarget.end(), [](int val) {cout << val << " "; });
}
int main()
{
    test();
}

reverse

功能描述：将容器内元素进行反转
函数原型：reverse(iterator beg, iterator end);

#include<iostream>
using namespace std;
#include<algorithm>
#include<vector>
void test()
{
    vector<int>v;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v.push_back(i);
    }
    cout << "反转前" << endl;
    for_each(v.begin(), v.end(), [](int val) {cout << val << " "; });
    reverse(v.begin(), v.end());
    cout << endl << "反转后" << endl;
    for_each(v.begin(), v.end(), [](int val) {cout << val << " "; });
}
int main()
{
    test();
}

常用拷贝和替换算法

copy

功能描述：容器内指定范围的元素拷贝到另一容器中
函数原型：copy(iterator beg, iterator end, iterator dest);

#include<iostream>
using namespace std;
#include<algorithm>
#include<vector>
void test()
{
    vector<int>v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }
    vector<int>v2;
    v2.resize(v1.size());
    copy(v1.begin(), v1.end(), v2.begin());
    for_each(v2.begin(), v2.end(), [](int val) {cout << val << " "; });
}
int main()
{
    test();
}

和之前一些算法是类似的，再使用的时候，目标容器一定要先开辟空间

replace

功能描述：将容器内指定范围的旧元素修改为新元素
函数原型：replace(iterator beg, iterator end, oldvalue, newvalue);

#include<iostream>
using namespace std;
#include<algorithm>
#include<vector>
void test()
{
    vector<int>v1;
    v1.push_back(10);
    v1.push_back(20);
    v1.push_back(30);
    v1.push_back(20);
    v1.push_back(40);
    v1.push_back(50);
    cout << "替换前" << endl;
    for_each(v1.begin(), v1.end(), [](int val) {cout << val << " "; });
    replace(v1.begin(), v1.end(), 20, 66);
    cout << endl << "替换后" << endl;
    for_each(v1.begin(), v1.end(), [](int val) {cout << val << " "; });
}
int main()
{
    test();
}

很简单的一个函数，替换区间内满足条件的数据

replace_if

功能描述：将区间内满足条件的元素，替换成指定元素
函数原型：replace_if(iterator beg, iterator end,_pred, newvalue);

#include<iostream>
using namespace std;
#include<algorithm>
#include<vector>
void test()
{
    vector<int>v1;
    v1.push_back(10);
    v1.push_back(15);
    v1.push_back(30);
    v1.push_back(20);
    v1.push_back(40);
    v1.push_back(50);
    v1.push_back(5);
    v1.push_back(60);
    v1.push_back(70);
    cout << "替换前" << endl;
    for_each(v1.begin(), v1.end(), [](int val) {cout << val << " "; });
    replace_if(v1.begin(), v1.end(), [](int val) {return val > 30; }, 66);
    cout << endl << "替换后" << endl;
    for_each(v1.begin(), v1.end(), [](int val) {cout << val << " "; });
}
int main()
{
    test();
}

通过谓词，可以按条件筛选一些数据，改变它的值。

swap

功能描述：互换两个容器的元素
函数原型：swap(container c1, container c2);

#include<iostream>
using namespace std;
#include<algorithm>
#include<vector>
void test()
{
    vector<int>v1;
    vector<int>v2;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i + 10);
    }
    cout << "交换前" << endl;
    for_each(v1.begin(), v1.end(), [](int val) {cout << val << " "; });
    cout << endl;
    for_each(v2.begin(), v2.end(), [](int val) {cout << val << " "; });
    swap(v1, v2);
    cout << endl << "交换后" << endl;
    for_each(v1.begin(), v1.end(), [](int val) {cout << val << " "; });
    cout << endl;
    for_each(v2.begin(), v2.end(), [](int val) {cout << val << " "; });
}
int main()
{
    test();
}

常用算术生成算法

这几个函数需要包含numeric库

accumulate

功能描述：计算区间内容器元素累计总和
函数原型：accumulate(iterator beg, iterator end, value);

#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>
#include<numeric>
void test()
{
    vector<int>v1;
    for (int i = 0; i <= 100; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }
    int total = accumulate(v1.begin(), v1.end(), 0);
    cout << "total=" << total << endl;
}
int main()
{
    test();
}

fill

功能描述：向容器中填充指定的元素
函数原型：fill(iterator beg, iterator end, value);

#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>
#include<numeric>
#include<algorithm>
void test()
{
    vector<int>v;
    v.resize(10);
    for_each(v.begin(), v.end(), [](int val) {cout << val << " "; });
    fill(v.begin(), v.end(), 66);
    cout << endl;
    for_each(v.begin(), v.end(), [](int val) {cout << val << " "; });
}
int main()
{
    test();
}

这个一般是在容器创建之后有需求改变区间的数据。容器在创建或者resize的时候本身也可以指定填充的值。

常用集合算法

set_intersection

功能描述：求两个容器的交集
函数原型：set_intersection(iterator begl,iterator end1,iterator beg2,iterator end2,iterator dest);

#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>
#include<numeric>
#include<algorithm>
void test()
{
    vector<int>v1;
    vector<int>v2;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i + 5);
    }
    vector<int>v3;
    v3.resize(min(v1.size(), v2.size()));
    vector<int>::iterator it = set_intersection(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), v3.begin());
    for_each(v3.begin(), it, [](int val) {cout << val << " "; });
}
int main()
{
    test();
}

注意：

• 两个容器必须都是有序序列
• 第三个容器要提前开辟空间，取v1，v2较小的空间大小，因为最坏的情况是一个集合完全包含在另外一个集合内。
• 遍历的时候要把set_intersection函数返回的迭代器作为结束位置。例如例子中我们开辟了10个空间，但是交集就5个元素，如果全部打印就会打印一串0，而set_intersection函数返回的是交集最后一个元素后面的位置。就可以打印出全部的有效元素。

set_union

功能描述：求两个集合的并集
函数原型：set_union(iterator beg1,iterator end1,iterator beg2,iterator end2,iterator dest);

#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>
#include<numeric>
#include<algorithm>
void test()
{
    vector<int>v1;
    vector<int>v2;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i + 5);
    }
    vector<int>vtarget;
    vtarget.resize(v1.size() + v2.size());
    vector<int>::iterator it = set_union(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vtarget.begin());
    for_each(vtarget.begin(), it, [](int val) {cout << val << " "; });
}
int main()
{
    test();
}

和上面的函数一样，需要在求并集之前给vtarget指定一个大小，我们要考虑最大的情况，就是两个集合没有重复的元素，所以要开辟的空间是两个集合大小的和。包括打印的结束迭代器是set_union返回的迭代器。和上面同理。

set_difference

功能描述：求两个集合的差集
函数原型：
set_difference（iterator beg1,iterator end1, iterator beg2,iterator end2, iterator dest);

#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>
#include<numeric>
#include<algorithm>
void test()
{
    vector<int>v1;
    vector<int>v2;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i + 5);
    }
    cout << "v1和v2的差集" << endl;
    vector<int>vtarget;
    vtarget.resize(max(v1.size(), v2.size()));
    vector<int>::iterator it = set_difference(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vtarget.begin());
    for_each(vtarget.begin(), it, [](int val) {cout << val << " "; });
    cout << endl << "v2和v1的差集" << endl;
    it = set_difference(v2.begin(), v2.end(), v1.begin(), v1.end(), vtarget.begin());
    for_each(vtarget.begin(), it, [](int val) {cout << val << " "; });
}
int main()
{
    test();
}

求v1差集简单的说就是用v1集合减去v1和v2的并集。求v2的差集也是同理。
包括打印和前两个函数也没有区别，同样是需要使用函数返回的迭代器作为结束位置。