GeekBand STL与泛型编程 第三周

9.泛型算法_变易算法

变易算法是指那些改变容器中对象的操作。

copy

template<class _InIt, class _OutIt> inline
_OutIt copy(_InIt _First, _InIt _Last, _OutIt _Dest)
  • 将对象从[_First, _Last)拷贝至[_Dest, _DestLast),其中 _DestLast = _Dest + (_Last - _First),此算法是顺序拷贝。
  • copy可以实现将容器中的对象左移。
  • _Dest容器需要注意预留空间。

copy_backward

template<class _BidIt1, class _BitIt2> inline
_BitIt2 copy_backward(_BidIt1 _First, _BitIt2 _Last, _BidIt2 _Dest)
  • 将对象从[_First, _Last)拷贝至[_DestFirst, _Dest),其中 _DestFirst = _Dest - (_Last - _First),此算法是逆序拷贝。
  • copy可以实现将容器中的对象右移。

copy_n

template<class _InIt, class _Diff, class _OutIt> inline
_OutIt copy_n(_InIt _First, _Diff _Count, _OutIt _Dest)
  • 将对象从[_First, _First + _Count)拷贝至[_Dest, _Dest + _Count)。

copy_if

template<class _InIt, class _OutIt, class _Pr> inline
_OutIt copy_if(_InIt _First, _InIt _Last, _OutIt _Dest, _Pr _Pred)
  • 在区间[_First, _Last)中的每个it,将满足_Pred(*it)==true 的对象拷贝至[_Dest, _Dest + (_Last - _First))。

swap

template<class _Ty> inline
void swap(_Ty& _Left, _Ty& _Right)
  • 交换对象_Left和_Right

swap_ranges

template<class _FwdIt1, class _FwdIt2> inline
void swap_ranges(_FwdIt1 _First, _FwdIt1 _Last, _FwdIt2 _Dest)
  • 对于0 <= i < (_Last - _First),交换对象*(_First + i)和*(_Dest + i)
  • [_First, _Last)必须包含在区间[_Dest, _Dest + (_Last - _First))中。

transform(1)

template<class _InIt, class _OutIt, class _Fn1> inline
_OutIt transform(_InIt _First, _InIt _Last, _OutIt _Dest, _Fn1 _Func)
  • 对于[_First, _Last)中每个it,应用_Func(*it),并且将结果放入_Dest,即:*(_Dest + i) = _Func(*(_First + i)),其中0 <= i < (_Last - _First)。

transform(2)

template<class _InIt1, class _InIt1, class _OutIt, class _Fn2> inline
_OutIt transform(_InIt1 _First1, _InIt1 _Last1, _InIt2 _First2, _OutIt _Dest, _Fn2 _Func)
  • 对于[_First1, _Last1)中每个it1,[_First2, _First2+(_Last1 - _First1))中的每个it2,应用_Func(*it1, *it2),并且将结果放入_Dest,即:*(_Dest + i) = _Func(*(_First1 + i), *(_First2 + i)),其中0 <= i < (_Last1 - _First1)。

replace

template<class _FwdIt, class _Ty> inline
void replace(_FwdIt _First, _FwdIt _Last, const _Ty& _Oldval, const _Ty& _Newval)
  • 对于区间[_First, _Last)中的每个迭代器it,如果满足 *it==_Oldval,则执行 *it = _Newval。

replace_if

template<class _FwdIt, class _Pr, class _Ty> inline
void replace(_FwdIt _First, _FwdIt _Last, _Pr _Pred, const _Ty& _Val)
  • 对于区间[_First, _Last)中的每个迭代器it,如果满足 _Pred(*it)==true,则执行 *it = _Val。

replace_copy

template<class _InIt, class _OutIt, class _Ty> inline
void replace_copy(_InIt _First, _InIt _Last, _OutIt _Dest, const _Ty& _Oldval, const _Ty& _Newval)
  • 将元素从[_First, _Last)拷贝至[_Dest, _Dest + (_Last - _First)), 并且将[_First, _Last)中满足 *it==_Oldval的元素替换为_Newval。

replace_copy_if

template<class _InIt, class _OutIt, class _Pr, class _Ty> inline
void replace_copy_if(_InIt _First, _InIt _Last, _OutIt _Dest, _Pr _Pred, const _Ty& _Val)
  • 将元素从[_First, _Last)拷贝至[_Dest, _Dest + (_Last - _First)), 并且将[_First, _Last)中满足 _Pred(*it)==true的元素替换为_Val。

fill

template<class _FwdIt, class _Ty> inline
void fill(_FwdIt _First, _FwdIt _Last, const _Ty& _Val)
  • 将_Val赋值给[_First, _Last)中的每个元素。

generate

template<class _FwdIt, class _Fn0> inline
void fill(_FwdIt _First, _FwdIt _Last, _Fn0 _Func)
  • 将_Func的结果赋值给[_First, _Last)中的每个元素。

remove

template<class _FwdIt, class _Ty> inline
_FwdIt remove(_FwdIt _First, _FwdIt _Last, const _Ty& _Val)
  • 将[_First, _Last)中所有等于_Val的元素全部删除。返回一个迭代器_Last2(_Last2 <= _Last),使得[_First, _Last2)中没有与_Val相等的元素。

remove_if

template<class _FwdIt, class _Pr> inline
_FwdIt remove_if(_FwdIt _First, _FwdIt _Last, _Pr _Pred)
  • 对于[_First, _Last)中所有的it,满足_Pred(*it)==true的元素全部删除。返回一个迭代器_Last2(_Last2 <= _Last),使得[_First, _Last2)中没有满足_Pred(*it)==true的元素。

remove_copy

template<class _FwdIt, class _OutIt, class _Ty> inline
_OutIt remove_copy(_FwdIt _First, _FwdIt _Last, _OutIt _Dest, const _Ty& _Val)
  • 将[_First, _Last)中所有不等于_Val的元素拷贝至_Dest。

unique

template<class _FwdIt> inline
_FwdIt unique(_FwdIt _First, _FwdIt _Last)
  • 从[_First, _Last)中取出重复的元素(只保留一份),返回一个新的迭代器_Last2,使得[_First, _Last2)中没有重复出现的元素。

reverse

template<class _BitIt> inline
void reverse(_BitIt _First, _BitIt _Last)
  • 颠倒容器中的元素,首尾交换。元素为偶数个,则每个都换,奇数个,则中间的元素不换。

rotate

template<class _FwdIt> inline
_FwdIt rotate(_FwdIt _First, _FwdIt _Mid, _FwdIt _Last)
  • 交换容器中的两部分区间[_First, _Mid)和[_Mid, _Last)。

random_shuffle

template<class _RanIt> inline
void random_shuffle(_RanIt _First, _RanIt _Last) //采用rand

template<class _RanIt class _Fn1> inline
void random_shuffle(_RanIt _First, _RanIt _Last, _Fn1&& _Func) //自定义
  • 对区间[_First, _Last)中的元素进行洗牌,如果N = _Last - _First,那么该算法从N!的可能排列中随机选择一种
  • 默认采用rand作为随机函数,也可以自定义随机数生成函数。

partition

template<class _FwdIt, class _Pr> inline
_FwdIt partition(_FwdIt _First, _FwdIt _Last, _Pr _Pred)
  • 基于_Pred对容器中的元素进行划分,将区间[_First, _Last)划分为两部分:[_First, _Mid)和[_Mid, _Last),使得:所有的it,在第一区间中_Pred(*it)==true,在第二区间中_Pred(*it)==false。

10.泛型算法_排序

sort

template<class _RanIt> inline
void sort(_RanIt _First, _RanIt _Last)
  • 对[_First, _Last)中的元素进行排序,满足it1 < it2 时 (*it1) < (*it2)。
  • 对于被排序的元素,需要提供operator<。

partial_sort

template<class _RanIt> inline
void partial_sort(_RanIt _First, _RanIt _Mid, _RanIt _Last)
  • 对[_First, _Mid)中的元素进行排序,排序后[_First, _Mid)中的元素是有序的,而[_Mid, _Last)中的元素顺序则未定义。

binary_search

template<class _FwdIt, class _Ty> inline
bool binary_search(_FwdIt _First, _FwdIt _Last, const _Ty& _Val)
  • 在[_First, _Last)中查找等于_Val的元素。
  • 容器中的元素,首先要排序。

merge

template<class _InIt1, class _InIt2, class _OutIt> inline
_OutIt merge(_InIt1 _First1, _InIt1 _Last1, _InIt2 _First2, _InIt2 _Last2, _OutIt _Dest)
  • 将排好序的[_Frist1, _Last1)和[_Frist2, _Last2)合并到_Dest。
基于排序集合的一些算法

includes

template<class _InIt1, class _InIt2> inline
bool includes(_InIt1 _First1, _InIt1 _Last1, _InIt2 _First2, _InIt2 _Last2)
  • 判断[_Frist1, _Last1)是否包含[_Frist2, _Last2)。
  • [_Frist1, _Last1)和[_Frist2, _Last2)都必须是排好序的。
基于堆的算法

make_heap

template<class _RanIt> inline
void make_heap(_RanIt _Frist, _RanIt _Last)
  • 将区间[_First, _Last)转换成一个堆
  • 堆结构采用max_heap,维持平衡二叉树

push_heap

template<class _RanIt> inline
void push_heap(_RanIt _Frist, _RanIt _Last)
  • 向堆中添加一个元素,该算法的前提是假设[_First, _Last - 1)已经是一个堆,被添加到堆的元素为*(_Last - 1)。
  • 堆结构采用max_heap,维持平衡二叉树

pop_heap

template<class _RanIt> inline
void pop_heap(_RanIt _Frist, _RanIt _Last)
  • 从堆中弹出一个元素,该算法的前提是假设[_First, _Last)已经是一个堆,被添加到堆的元素为根顶元素。
  • 堆结构采用max_heap,维持平衡二叉树

sort_heap

template<class _RanIt> inline
void sort_heap(_RanIt _Frist, _RanIt _Last)
  • 将堆[_First, _Last)中的元素进行排序
  • 堆结构采用max_heap,维持平衡二叉树
  • Sort就是在不断pop_heap,因为每次pop都可以获得堆中的最大元素。

11.泛型算法_数值算法

#include<numeric>

accumulate(1)

template<class _InIt, class _Ty> inline
_Ty accumulate(_InIt _First, _InIt _Last, _Ty _Val)
  • 对[_First, _Last)中的每个元素进行累加,设result=_Val,对于每个it属于[_First, _Last),result += *it。

accumulate(2)

template<class _InIt, class _Ty, class _Fn2> inline
_Ty accumulate(_InIt _First, _InIt _Last, _Ty _Val, _Fn2 _Func)
  • 对[_First, _Last)中的每个元素进行累加,设result=_Val,对于每个it属于[_First, _Last),result =_Func(*it, result)。

inner_product(1)

template<class _InIt1, class _InIt2, class _Ty> inline
_Ty inner_product(_InIt1 _First1, _InIt1 _Last1, _InIt2 _First2, _Ty _Val)
  • 对[_First1, _Last1)和[_First2, _Last2)进行如下操作,设result=_Val,对于每一个it1属于[_First1, _Last1), result += (*it1) * (*(_First2 + (it1 - _First1)))。

inner_product(2)

template<class _InIt1, class _InIt2, class _Ty, class _Fn21, class _Fn22> inline
_Ty inner_product(_InIt1 _First1, _InIt1 _Last1, _InIt2 _First2, _Ty _Val, _Fn21 _Func1, _Fn22 _Func2)
  • 对[_First1, _Last1)和[_First2, _Last2)进行如下操作,设result=_Val,对于每一个it1属于[_First1, _Last1), result = _Func1(result, _Func2(*it1, *(_First2 + (it1 - _First1))))。

partial_sun(1)

template<class _InIt, class _OutIt> inline
_OutIt partial_sun(_InIt _First, _InIt _Last, _OutIt _Dest)
  • 设it=_First, *it = *_First、*(it + 1) = *_First + *(_First + 1)、...,以此类推

partial_sun(2)

template<class _InIt, class _OutIt, class _Fn2> inline
_OutIt partial_sun(_InIt _First, _InIt _Last, _OutIt _Dest, _Fn2 _Func)
  • 设it=_First, *it = *_First、*(it + 1) = _Func(*_First, *(_First + 1))、...,以此类推

adjacent_difference(1)

template<class _InIt, class _OutIt> inline
_OutIt adjacent_difference(_InIt _First, _InIt _Last, _OutIt _Dest)
  • 设it=_First, *it = *_First、*(it + 1) = *(_First + 1) - *_First、...,以此类推

adjacent_difference(2)

template<class _InIt, class _OutIt, class _Fn2> inline
_OutIt adjacent_difference(_InIt _First, _InIt _Last, _OutIt _Dest, _Fn2 _Func)
  • 设it=_First, *it = *_First、*(it + 1) = _Func(*(_First + 1), *_First)、...,以此类推

12.内存分配器

实现自定义的内存分配器:

  • 定义MyAllocator为一个模板,放在wj命名空间:
namespace wj{
    template <typanme T>
    struct MyAllocator{ ... };
}
  • 实现标准的一组typedef
typedef T           value_type;
typedef T*          pointer;
typedef const T*    const_pointer;
typedef T&          reference;
typedef const T&    const_reference;
typedef size_t      size_type;
typedef int         difference_type;
  • 定义内嵌的rebind模板:
template<typename U> struct rebind{
    typedef MyAllocator<U> other;
}
  • 构造函数
MyAllocator(){ }
MyAllocator(const MyAllocator<T>&){ }
template<typename U>
MyAllocator(const MyAllocator<U>&){ }
  • 实现allocate函数:
pointer allocate(size_type n, const void *p = 0){
    T* buffer = (T*)malloc((size_t)(n * sizeof(T)));
    if(buffer == NULL){ // error handling
        ...
    }
    return buffer;
}
  • 实现deallocate函数:
voie deallocate(pointer p, size_type n){
    if(p != NULL)
        free(p);
}
  • 实现construct函数:
void vonstruct(pointer p, const T& value){
    new(p)T(value);
}
  • 实现destroy函数:
void destroy(pointer p, size_tpye n){
    p->~T();
}
  • 实现max_size函数:
size_type max_size() const{
    return size_type(UINT_MAX / sizeof(T));
}
  • 实现address函数:
pointer address(reference x){
    return (pointer)&x;
}
  • 实现const_address函数:
const_pointer address(const_reference x){
    return (const_pointer)&x;
}
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