【C++】算法库(复制操作、交换操作、变换操作)

C++算法库

算法库提供大量用途的函数（例如查找、排序、计数、操作），它们在元素范围上操作。

》》概念约束
》》ranges标准库

C++20 在命名空间 std::ranges 中提供大多数算法的受约束版本，在这些算法中，范围既可以由迭代器-哨位对，也可以由单个 range 实参指定，还支持投影和成员指针可调用对象。

std::vector<int> v {7, 1, 4, 0, -1};
std::ranges::sort(v); // 受约束算法

• 头文件

#include <algorithm>
#include <numeric> 
#include <memory>
#include <ranges> //C++20

复制操作

copy , copy_if

• copy 复制范围 [first, last) 中的元素到从 d_first 开始的另一范围（复制目标范围）
• copy_if 对对所要求的元素则返回 ?true 的一元谓词执行copy

first, last —要复制的元素范围
d_first — 目标范围的起始

vector<int> a = {1,2,3,4,5};
vector<int> b(10);
std::copy(a.begin() , a.end() , b.begin());
for(auto x : b)std::cout << x << " "; //1 2 3 4 5 0 0 0 0 0
//std::back_inserter用于动态获取b.end()位置插入
std::copy_if(a.begin() , a.end() , std::back_inserter(b), [](int x){return x % 2 == 0;});
for(auto x : b)std::cout << x << " ";//1 2 3 4 5 0 0 0 0 0 2 4 

• ranges

std::ranges::copy(a , b.begin());
std::ranges::copy_if(a , b.begin(), [](int x){return x % 2 == 0;});

copy_n

复制始于 first 的范围中恰好 count 个值到始于 result 的范围。

first — 复制来源的元素范围起始
count — 要复制的元素数
result — 目标范围起始

std::string in {"1234567890"};
std::string out;
std::copy_n(in.begin(), 4, std::back_inserter(out));//1234
std::cout << out << '\n';

• ranges

std::ranges::copy_n(in.begin(), 4, std::back_inserter(out));//1234

copy_backward

(按从后往前的顺序复制一个范围内的元素)
将范围 [first, last) 内的元素复制到终于 d_last 的范围。以逆序复制元素（首先复制末元素），但保持相对顺序。

first, last — 要复制的元素范围
d_last — 目标范围的结尾

std::vector<int> source = {1,2,3,4,5};
std::vector<int> destination(6);
std::copy_backward(source.begin(), source.end(), destination.end());
for(auto x : destination)std::cout << x << " ";//0 1 2 3 4 5

• ranges

std::ranges::copy_backward(source, destination.end());

交换操作

swap

交换两个对象的值

vector<int> a = {1,2,3,4,5};
vector<int> b = {5,4,3,2,1};
std::swap(a, b);
for(auto x : a)cout << x << " ";//5 4 3 2 1
for(auto x : b)cout << x << " ";//1 2 3 4 5

swap_ranges

交换两个范围的元素
在范围 [first1, last1) 和始于 first2 的另一范围间交换元素。

first1, last1 — 要交换的第一个元素范围
first2 — 要交换的第二个元素范围的起始

std::vector<char> v{'a', 'b', 'c', 'd', 'e'};
std::list<char> l{'1', '2', '3', '4', '5'};
std::swap_ranges(v.begin(), v.begin() + 3, l.begin());
for(auto x : l)cout << x << " "; //a b c 4 5

• ranges

在第一范围 [first1, first1 + M) 与第二范围 [first2, first2 + M) 交换

std::vector<char> v{'a', 'b', 'c', 'd', 'e' , 'f' ,'g' , 'h'};
std::ranges::swap_ranges(v.begin(), v.begin() + 2, v.begin() + 4 , v.begin() + 6);
for(auto x : v)cout << x << " "; //e f c d a b g h

iter_swap

交换两个迭代器所指向的元素

vector<int> a = {1,2,3,4,5};
vector<int> b = {5,4,3,2,1};
std::iter_swap(a.begin() , b.begin());
std::cout << a[0] << " " << b[0] << std::endl;//5 1

变换操作

transform

将一个函数应用于某一范围的各个元素，并在目标范围存储结果
应用一元函数 unary_op 到 [first1, last1) 所定义的范围
应用二元函数 binary_op 到来自两个范围的元素对：一个以 [first1, last1) 定义，而另一个始于 first2

std::string s{"hello"};
std::transform(s.begin(), s.end(),
                s.begin(), // 写入相同位置
                [](unsigned char c) { return std::toupper(c); });
std::cout << s << '\n'; //HELLO

vector<int> ordinals = {1,2,3,4,5};
std::transform(ordinals.cbegin(), ordinals.cend(), ordinals.cbegin(),
                ordinals.begin(), [](int a , int b){return a + b;});
for(auto x : ordinals)cout << x << " ";//2 4 6 8 10

• ranges

    std::ranges::transform(s,s.begin(), // 写入相同位置
                   [](unsigned char c) { return std::toupper(c); });
    std::ranges::transform(ordinals , ordinals, ordinals.begin(), [](int a , int b){return a + b;});

replace

将所有满足特定判别标准的值替换为另一个值
以 new_value 替换范围 [first, last) 中所有满足特定判别标准的元素。

vector<int> a = {1,2,3,2,5};
//所有为2的值替换为88
std::replace(a.begin(), a.end(), 2, 88);
for(auto x : a)cout << x << " ";// 1 88 3 88 5

• ranges

std::ranges::replace(a, 2, 88);

replace_copy replace_copy_if

复制一个范围，并将满足特定判别标准的元素替换为另一个值
复制来自范围 [first, last) 的元素到始于 d_first 的范围，复制过程中以 new_value 替换所有满足特定判别标准的元素。

std::vector<int> v{1,1,1,2,3,4};
std::replace_copy(v.begin(), v.end(),v.begin(),1, 99);
for(auto x : v)cout << x << " ";//99 99 99 2 3 4

std::vector<int> v{5, 7, 4, 2, 8, 6, 1, 9, 0, 3};
std::replace_copy_if(v.begin(), v.end(),
                        v.begin(),//输出到原地开头
                        [](int n){ return n > 5; }, 99);
for(auto x : v)cout << x << " ";

• ranges

std::ranges::replace_copy(v,v.begin(),1, 99);
std::ranges::replace_copy_if(v,v.begin(),[](int n){ return n > 5; }, 99);

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