C++提高笔记（六）---STL函数对象、STL常用算法（遍历、查找）

1、STL-函数对象

1.1函数对象

1.1.1函数对象概念

概念：

重载函数调用操作符的类，其对象常称为函数对象

函数对象使用重载的()时，行为类似函数调用，也叫仿函数

本质：函数对象(仿函数)是一个类，不是一个函数

1.1.2 函数对象使用

特点：

函数对象在使用时，可以像普通函数那样调用，可以有参数，可以有返回值

函数对象超出普通函数的概念，函数对象内部可以有自己的状态

函数对象可以作为参数传递

#include <iostream>
using namespace std;
#include<string>
//函数对象（仿函数）
//函数对象在使用时，可以像普通函数那样调用，可以有参数，可以有返回值
//函数对象超出普通函数的概念，函数对象内部可以有自己的状态
//函数对象可以作为参数传递
class MyAdd
{
public:int operator()(int v1, int v2){return v1 + v2;}
};
//1、函数对象在使用时，可以像普通函数那样调用，可以有参数，可以有返回值
void test01()
{MyAdd myadd;cout << myadd(10, 10) << endl;
}
//2、函数对象超出普通函数的概念，函数对象内部可以有自己的状态
class MyPrint
{
public:MyPrint(){this->count = 0;}void operator()(string text){cout << text << endl;this->count++;}int count;//内部自己状态
};
void test02()
{MyPrint myprint;myprint("hello world!");myprint("hello world!");myprint("hello world!");myprint("hello world!");cout << "MyPrint调用的次数：" << myprint.count << endl;
}
//3、函数对象可以作为参数传递
void doPrint(MyPrint& mp, string text)
{mp(text);
}
void test03()
{MyPrint myprint;doPrint(myprint, "hello C++");
}int main()
{test01();test02();test03();system("pause");return 0;
}

输出结果：

20
hello world!
hello world!
hello world!
hello world!
MyPrint调用的次数：4
hello C++
请按任意键继续. . .

1.2谓词

1.2.1谓词对象

概念：

        返回bool类型的仿函数称为谓词

        如果operator（）接受一个参数，那么叫做一元谓词

        如果operator（）接受二个参数，那么叫做二元谓词

1.2.2一元谓词

#include <iostream>
using namespace std;
#include<vector>
#include<algorithm>
//仿函数 返回值类型是bool数据类型  称为谓词
//如果operator（）接受一个参数，那么叫做一元谓词
class GreaterFive
{
public:bool operator()(int val){return val > 5;}
};void test01()
{vector<int>v;for (int i = 0; i < 10; i++){v.push_back(i);}//查找容器中 是否有大于5的数字//GreaterFive() 匿名函数对象vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), GreaterFive());if (it == v.end()){cout << "未找到" << endl;}else{cout << "找到了大于5的数字为：" << *it << endl;}
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

输出结果：

找到了大于5的数字为：6
请按任意键继续. . .

1.2.3二元谓词

#include <iostream>
using namespace std;
#include<vector>
#include<algorithm>
//仿函数 返回值类型是bool数据类型  称为谓词
//二元谓词
class MyCompare
{
public:bool operator()(int v1,int v2){return v1 > v2;}
};void test01()
{vector<int>v;v.push_back(30);v.push_back(20);v.push_back(50);v.push_back(10);v.push_back(40);sort(v.begin(), v.end());//默认升序for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++){cout << *it << " ";}cout << endl;//使用函数对象，改变算法策略，变为降序sort(v.begin(), v.end(), MyCompare());cout << "---------------------------" << endl;for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++){cout << *it << " ";}cout << endl;
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

输出结果：

10 20 30 40 50
---------------------------
50 40 30 20 10
请按任意键继续. . .

 1.3内建函数对象

1.3.1内建函数对象意义

概念：STL内建了一些函数对象

分类：
                算术仿函数
                关系仿函数
                逻辑仿函数

用法：这些仿函数所产生的对象，用法和一般函数完全相同。使用内建函数对象，需要引入头文件#include<functional>

1.3.2算术仿函数

功能描述：实现四则运算。其中negate是一元运算，其他都是二元运算

仿函数原型：

template<class T>T plus<T>       //加法仿函数
template<class T>T minus<T>      //减法仿函数
template<class T>T multiplies<T> //乘法仿函数
template<class T>T divides<T>    //除法仿函数
template<class T>T modulus<T>    //取模仿函数
template<class T>T negate<T>     //取反仿函数

#include <iostream>
using namespace std;
#include<functional>//内建函数对象头文件
//内建函数对象 算术仿函数
//template<class T>T plus<T>       //加法仿函数
//template<class T>T minus<T>      //减法仿函数
//template<class T>T multiplies<T> //乘法仿函数
//template<class T>T divides<T>    //除法仿函数
//template<class T>T modulus<T>    //取模仿函数
//template<class T>T negate<T>     //取反仿函数//negate 一元仿函数 取反仿函数
void test01()
{negate<int>n;cout << n(50) << endl;
}
//plus 二元仿函数 加法
void test02()
{plus<int>p;//默认传入同种数据类型，不能传入不同种数据类型cout << p(10, 20) << endl;
}
int main()
{test01();test02();system("pause");return 0;
}

输出结果：

-50
30
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1.3.3关系仿函数

功能描述：实现关系对比

仿函数原型：（最常用的是大于）

template<class T> bool equal_to<T>      //等于
template<class T> bool not_equal _to<T> //不等于
template<class T> bool greater<T>       //大于
template<class T> bool greater_equal<T> //大于等于
template<class T> bool less<T>          //小于
template<class T> bool less_equal<T>    //小于等于

#include <iostream>
using namespace std;
#include<functional>//内建函数对象头文件
#include<vector>
#include<algorithm>
//内建函数对象 关系仿函数
//template<class T> bool equal_to<T>      //等于
//template<class T> bool not_equal _to<T> //不等于
//template<class T> bool greater<T>       //大于
//template<class T> bool greater_equal<T> //大于等于
//template<class T> bool less<T>          //小于
//template<class T> bool less_equal<T>    //小于等于//大于 greater                
class MyCompare
{
public:bool operator()(int v1, int v2){return v1 > v2;}
};
void test01()
{vector<int>v;v.push_back(10);v.push_back(30);v.push_back(40);v.push_back(50);v.push_back(20);for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++){cout << *it << " ";}cout << endl;//降序//sort(v.begin(), v.end(), MyCompare()); //自己重载仿函数sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());//内建函数对象（仿函数）greater，效果一致for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++){cout << *it << " ";}cout << endl;
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

输出结果：

10 30 40 50 20
50 40 30 20 10
请按任意键继续. . .

1.3.4逻辑仿函数

功能描述：实现逻辑运算

函数原型：

template<class T> bool logical_and<T> //逻辑与
template<class T> bool 1ogical_or<T>  //逻辑或
template<class T> bool logical_not<T> //逻辑非

#include <iostream>
using namespace std;
#include<functional>//内建函数对象头文件
#include<vector>
#include<algorithm>
//内建函数对象 关系仿函数
//template<class T> bool logical_and<T> //逻辑与
//template<class T> bool 1ogical_or<T>  //逻辑或
//template<class T> bool logical_not<T> //逻辑非//逻辑非 logical_not                
void test01()
{vector<bool>v;v.push_back(true);v.push_back(false);v.push_back(true);v.push_back(false);for (vector<bool>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++){cout << *it << " ";}cout << endl;//利用逻辑非，将容器v搬运到容器v2中，并执行取反的操作vector<bool>v2;v2.resize(v.size());transform(v.begin(), v.end(), v2.begin(), logical_not<bool>());for (vector<bool>::iterator it = v2.begin(); it != v2.end(); it++){cout << *it << " ";}cout << endl;
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

输出结果：

1 0 1 0
0 1 0 1
请按任意键继续. . .

2、STL-常用算法

概述：

算法主要是由头文件<algorithm><functional><numeric>组成

<algorithm>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

<numeric>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

<functional>定义了一些模板类，用以声明函数对象

2.1 常用遍历算法

学习目标：掌握常用的遍历算法

算法简介：

for_each  //遍历容器
transform //搬运容器到另一个容器中

2.1.1 for_each

功能描述：实现遍历容器

函数原型：

for_each(iterator beg, iterator end, _func); 
// 遍历算法 遍历容器元素
// beg 开始迭代器
// end 结束迭代器
// _func函数或者函数对象

#include <iostream>
using namespace std;
#include<vector>
#include<algorithm>
//常用遍历算法 for_each
//普通函数
void print01(int val)
{cout << val << " ";
}
//仿函数
class print02
{
public:void operator()(int val){cout << val << " ";}
};
void test01()
{vector<int>v;for (int i = 0; i < 10; i++){v.push_back(i);}for_each(v.begin(), v.end(), print01);//普通函数放函数名cout << endl;for_each(v.begin(), v.end(), print02());//仿函数要放函数对象，加（）cout << endl;
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

输出结果：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
请按任意键继续. . .

总结：for_each在实际开发中是最常用遍历方法，需要熟练掌握 

2.1.2 transform

功能描述：搬运容器到另一个容器中

函数原型：

transform(iterator begl,iterator end1,iterator beg2,_func);
//beg1 源容器开始迭代器
//end1 源容器结束迭代器
//beg2 目标容器开始迭代器
//_func 函数或者函数对象

#include <iostream>
using namespace std;
#include<vector>
#include<algorithm>
//常用遍历算法 transform
//仿函数
class Transform
{
public:int operator()(int v){return v + 10;}
};class MyPrint
{
public:void operator()(int v){cout << v << " ";}
};void test01()
{vector<int>v;for (int i = 0; i < 10; i++){v.push_back(i);}vector<int>vTarget;//目标容器vTarget.resize(v.size());//目标容器 需要提前开辟空间，否则搬运不成功transform(v.begin(), v.end(), vTarget.begin(), Transform());//可以在最后一个函数对搬运的数据进行运算或者改变 例如这次加10for_each(vTarget.begin(), vTarget.end(), MyPrint());//仿函数要放函数对象，加（）cout << endl;
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

输出结果：

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
请按任意键继续. . .

2.2常用查找算法

学习目标：掌握常用的查找算法

算法简介：

find          //查找元素
find_if       //按条件查找元素
adjacent_find //查找相邻重复元素
binary_search //二分查找法
count         //统计元素个数
count_if      //按条件统计元素个数

2.2.1 find

功能描述：查找指定元素，找到返回指定元素的迭代器，找不到返回结束迭代器end()

函数原型：

find(iterator beg, iterator end, value);
// 按值查找元素，找到返回指定校置迭代器，找不到返回结束迭代器位置
// beg 开始迭代器
// end 结束迭代器
// value 查找的元素

#include <iostream>
using namespace std;
#include<vector>
#include<string>
#include<algorithm>
//常用查找算法 find
//查找 内置数据类型
void test01()
{vector<int>v;for (int i = 0; i < 10; i++){v.push_back(i);}vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 5);if (pos == v.end()){cout << "没有找到！" << endl;}else{cout << "找到：" << *pos << endl;}
}class Person
{
public:Person(string name, int age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;}//重载== 底层find知道如何对比Person数据类型bool operator==(const Person& p){if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age){return true;}else{return false;}}string m_Name;int m_Age;
};//查找 自定义数据类型
void test02()
{vector<Person>v;//创建数据Person p1("aaa", 10);Person p2("bbb", 20);Person p3("ccc", 30);Person p4("ddd", 40);Person pp("bbb", 20);//查找有无与此人相同的人//放入到容器中v.push_back(p1);v.push_back(p2);v.push_back(p3);v.push_back(p4);//查找vector<Person>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), pp);if (pos == v.end()){cout << "没有找到！" << endl;}else{cout << "找到此人 姓名：" << pos->m_Name << " 年龄：" << pos->m_Age << endl;}
}int main()
{test01();test02();system("pause");return 0;
}

输出结果：

找到：5
找到此人 姓名：bbb 年龄：20
请按任意键继续. . .

2.2.2 find_if

功能描述：按条件查找元素

函数原型：

find_if(iterator beg,iterator end,_Pred);
// 按值查找元素，找到返回指定位置选代器，找不到返回结束迭代器位置
// beg 开始迭代器
// end 结束迭代器
//_Pred 函数或者谓词(返回bool类型的仿函数)

#include <iostream>
using namespace std;
#include<vector>
#include<string>
#include<algorithm>
//常用查找算法 find_if
//1、查找 内置数据类型
class GreaterFive
{
public:bool operator()(int val){return val > 5;}
};void test01()
{vector<int>v;for (int i = 0; i < 10; i++){v.push_back(i);}vector<int>::iterator pos = find_if(v.begin(), v.end(), GreaterFive());if (pos == v.end()){cout << "没有找到！" << endl;}else{cout << "找到大于5的数字 为：" << *pos << endl;}
}class Person
{
public:Person(string name, int age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;}string m_Name;int m_Age;
};class Greater20
{
public:bool operator()(Person& p){return p.m_Age > 20;}
};//2、查找 自定义数据类型
void test02()
{vector<Person>v;//创建数据Person p1("aaa", 10);Person p2("bbb", 20);Person p3("ccc", 30);Person p4("ddd", 40);Person pp("bbb", 20);//查找有无与此人相同的人//放入到容器中v.push_back(p1);v.push_back(p2);v.push_back(p3);v.push_back(p4);//查找年龄大于20的人vector<Person>::iterator pos = find_if(v.begin(), v.end(), Greater20());if (pos == v.end()){cout << "没有找到！" << endl;}else{cout << "找到此人 姓名：" << pos->m_Name << " 年龄：" << pos->m_Age << endl;}
}int main()
{test01();test02();system("pause");return 0;
}

输出结果：

找到大于5的数字 为：6
找到此人 姓名：ccc 年龄：30
请按任意键继续. . .

2.2.3 adjacent_find

功能描述：查找相邻重复元素

函数原型：

adjacent_find(iterator beg, iterator end);
// 查找相邻重复元素,返回相邻元素的第一个位置的选代器
// beg 开始迭代器
// end 结束迭代器

#include <iostream>
using namespace std;
#include<vector>
#include<algorithm>
//常用查找算法 adjacent_find
void test01()
{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);vector<int>::iterator pos = adjacent_find(v.begin(), v.end());if (pos == v.end()){cout << "没有找到相邻重复元素！" << endl;}else{cout << "找到相邻重复元素：" << *pos << endl;}
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

输出结果：

找到相邻重复元素：3
请按任意键继续. . .

2.2.4 binary_search

功能描述：查找指定元素是否存在  注意: 在无序序列中不可用

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
// beg 开始迭代器
// end 结束迭代器
// value 查找的元素n

#include <iostream>
using namespace std;
#include<vector>
#include<algorithm>
//常用查找算法 binary_search
void test01()
{vector<int>v;for (int i = 0; i < 10; i++){v.push_back(i);}//查找容器中是否有9 元素//注意: 在无序序列中不可用//如果是无序序列，结果未知//必须要有序bool ret = binary_search(v.begin(), v.end(), 9);if (ret){cout << "找到了元素！" << endl;}else{cout << "未找到！" << endl;}
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

输出结果：

找到了元素！
请按任意键继续. . .

2.2.5 count

功能描述：统计元素个数

注意：统计自定义数据类型时，需要配合重载operator==

函数原型：

count(iterator beg, iterator end, value);
// 统计元素出现次数
// beg 开始迭代器
// end 结束迭代器
// value 统计的元素

#include <iostream>
using namespace std;
#include<vector>
#include<string>
#include<algorithm>
//常用查找算法 count
//1、统计内置数据类型
void test01()
{vector<int>v;v.push_back(10);v.push_back(40);v.push_back(30);v.push_back(40);v.push_back(20);v.push_back(40);int num = count(v.begin(), v.end(), 40);cout << "40元素个数为：" << num << endl;
}
//2、统计自定义数据类型
class Person
{
public:Person(string name, int age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;}//需要加const，防止用户修改Person//否则会报错bool operator==(const Person& p){if (this->m_Age == p.m_Age){return true;}else{return false;}}string m_Name;int m_Age;
};void test02()
{vector<Person>v;Person p1("刘备", 35);Person p2("关羽", 35);Person p3("张飞", 35);Person p4("赵云", 30);Person p5("曹操", 40);//将人员插入到容器中v.push_back(p1);v.push_back(p2);v.push_back(p3);v.push_back(p4);v.push_back(p5);Person p("诸葛亮", 35);int num = count(v.begin(), v.end(), p);cout << "与诸葛亮同岁数的人员个数为：" << num << endl;
}int main()
{test01();test02();system("pause");return 0;
}

输出结果：

40元素个数为：3
与诸葛亮同岁数的人员个数为：3
请按任意键继续. . .

2.2.6 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);
// 按条件统计元素出现次数
// beg 开始迭代器
// end 结束迭代器
// _Pred 谓词

#include <iostream>
using namespace std;
#include<vector>
#include<string>
#include<algorithm>
//常用查找算法 count_if
//1、统计内置数据类型
class Greater20
{
public:bool operator()(int val){return val > 20;}
};
void test01()
{vector<int>v;v.push_back(10);v.push_back(40);v.push_back(30);v.push_back(20);v.push_back(40);v.push_back(20);int num = count_if(v.begin(), v.end(), Greater20());cout << "大于20的元素个数为：" << num << endl;
}
//2、统计自定义数据类型
class Person
{
public:Person(string name, int age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;}//需要加const，防止用户修改Person//否则会报错bool operator==(const Person& p){if (this->m_Age == p.m_Age){return true;}else{return false;}}string m_Name;int m_Age;
};class AgeGreater20
{
public:bool operator()(const Person& p){return p.m_Age > 20;}
};void test02()
{vector<Person>v;Person p1("刘备", 35);Person p2("关羽", 35);Person p3("张飞", 35);Person p4("赵云", 40);Person p5("曹操", 20);//将人员插入到容器中v.push_back(p1);v.push_back(p2);v.push_back(p3);v.push_back(p4);v.push_back(p5);int num = count_if(v.begin(), v.end(), AgeGreater20());cout << "大于20岁的人员个数为：" << num << endl;
}int main()
{test01();test02();system("pause");return 0;
}

输出结果：

大于20的元素个数为：3
大于20岁的人员个数为：4
请按任意键继续. . .