本文目的
最近温习了一下C++ STL中的algorithm库函数,记得上次看这些内容时,还在读书,可以追溯到2009年春天了(刚好4年J)。正所谓为“温故而知新,可以为师矣”。闲话少说,开始正文。
算法库
C++标准算法库中包含一些模版函数,用于执行基本的算法,比如for_each(遍历容器),random_shuffle(随机打乱容器)等。主要实现包含在头文件<algorthim>中,少量在<numeric>中。它是STL的三大核心组件之一,其他两个是容器(container,常用数据结构)和迭代器(Iterator,数据结构访问适配器)。设计思想:算法函数通过迭代器作用在容器上,最大程度的复用。比如for_each函数,可以通过迭代器作用在set,map,list,vector,deque等容器上。
所有的算法都会接受容器的迭代器作为参数,而不是容器本身,这样算法可以作用于全部或者部分容器中的元素,十分灵活。如果算法(比如std::transform)需要访问两个容器,一般传入第一个容器的第一个元素,第一个容器的最后一个元素和第二个容器的第一元素。不需要传入第二个容器的最后一个元素,因为可以通过第一个容器的两个迭代器计算出来。除非此算法允许作用在两个不一样长度的容器上,比如search函数。
为了使容器算法函数具有更高的灵活性,一般算法函数会接受一个函数或则函数对象(类似javascript的回调函数),这个函数在算法执行过程中内部使用,执行特殊的业务逻辑。
算法函数还有一个规律是具有两种后缀,
后缀_if 此后缀的函数一般有一个没有后缀的版本与之对应。如find和find_if,前者接受一个值,根据该值寻找容器中对应的元素,后者接受一个函数或函数对象(operator()必须返回bool,标识是否匹配)。
后缀_copy 此后缀用于将算法修改后的元素拷贝到一个新的容器中,原始容器不被修改,所以此算法需要更多的内存。
迭代器范围(Range)
STL的迭代器尊首一个原则:前闭后开,[first, last)。容器begin函数返回的迭代器表示容器中的第一个元素,而end函数返回的迭代器最后一个元素后面的位置(the one after the last element),也就是说*(end)没有意义,*(end-1)表示最后一个元素。这样有几个好处:1)统一标识容器结尾;2)计算迭代器距离时,不用额外加1。
示例
为什么要使用算法函数。然道不能用C++的基本语法完成同样的功能吗?答案是肯定的,算法库中的所有功能均可以使用最原始的C++语法实现,但是为什么要重复造轮子呢?而且,算法库提供而外的好处:1)代码简洁优雅,便于阅读和维护;2)大多数算法会比你实现的效率更高(由C++委员会的大牛们实现的,能不快吗?);3)更灵活,使用模版和迭代器风格,可以适配不同类型的数据类型和容器类型。
代码最优说服力,看看下面的例子吧!计算pearson系数,一种计算两个向量是否线性相关。取值范围[-1, 1],绝对值越大,越相关,-1代表线性递减,1代表线性递增,0代表线性无关。计算公式如下:

看看下面的代码:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
<code>#include <algorithm></code>
<code>#include <numeric></code>
<code>#include <vector></code>
<code>#include <iostream></code>
<code>#include <cmath></code>
<code>using</code> <code>namespace</code> <code>std;</code>
<code>/**</code>
<code> </code><code>* calculate person without STL style</code>
<code> </code><code>*/</code>
<code>template</code><code><</code><code>class</code> <code>T1,</code><code>class</code> <code>T2></code>
<code>double</code> <code>pearson(</code><code>const</code> <code>vector<T1>& col1,</code><code>const</code> <code>vector<T2>& col2) {</code>
<code> </code><code>int</code> <code>n = col1.size();</code>
<code> </code><code>double</code> <code>xy_sum = 0;</code>
<code> </code><code>for</code><code>(</code><code>int</code> <code>i = 0; i < n; ++i) {</code>
<code> </code><code>xy_sum += col1[i] * col2[i];</code>
<code> </code><code>}</code>
<code> </code><code>double</code> <code>x2_sum = 0;</code>
<code> </code><code>x2_sum +=</code><code>pow</code><code>(</code><code>static_cast</code><code><</code><code>double</code><code>>(col1[i]),2);</code>
<code> </code>
<code> </code><code>double</code> <code>x_sum = 0;</code>
<code> </code><code>x_sum += col1[i];</code>
<code> </code><code>double</code> <code>y2_sum = 0;</code>
<code> </code><code>y2_sum +=</code><code>pow</code><code>(</code><code>static_cast</code><code><</code><code>double</code><code>>(col2[i]),2);</code>
<code> </code><code>double</code> <code>y_sum = 0;</code>
<code> </code><code>y_sum += col2[i];</code>
<code> </code><code>double</code> <code>deno =</code><code>sqrt</code><code>((x2_sum - 1.0 *</code><code>pow</code><code>(x_sum, 2) / n)*(y2_sum - 1.0 *</code><code>pow</code><code>(y_sum, 2) / n));</code>
<code> </code><code>return</code> <code>(xy_sum - 1.0 * x_sum * y_sum / n)/ deno;</code>
<code>}</code>
<code> </code><code>* STL Style for pearson</code>
<code>template</code><code><</code><code>class</code> <code>InputIt1,</code><code>class</code> <code>InputIt2></code>
<code>double</code> <code>person_stl(InputIt1 firstX, InputIt1 lastX, InputIt2 firstY) {</code>
<code> </code><code>int</code> <code>n = distance(firstX, lastX); </code>
<code> </code><code>double</code> <code>xy_sum = inner_product(firstX, lastX, firstY, 0);</code>
<code> </code><code>double</code> <code>x2_sum = inner_product(firstX, lastX, firstX, 0);</code>
<code> </code><code>double</code> <code>y2_sum = inner_product(firstY, firstY + n, firstY, 0);</code>
<code> </code><code>double</code> <code>x_sum = accumulate(firstX, lastX, 0);</code>
<code> </code><code>double</code> <code>y_sum = accumulate(firstY, firstY + n, 0);</code>
<code>int</code> <code>main(</code><code>int</code> <code>argc,</code><code>char</code><code>** argv) {</code>
<code> </code><code>vector<</code><code>int</code><code>> col1,col2;</code>
<code> </code><code>for</code> <code>(</code><code>int</code> <code>i = 0; i < 10; ++i) {</code>
<code> </code><code>col1.push_back(i);</code>
<code> </code><code>col2.push_back(10-i);</code>
<code> </code><code>cout <<</code><code>"Normal Style : "</code> <code><< pearson(col1,col2) << endl;</code>
<code> </code><code>cout <<</code><code>"STL Style : "</code> <code><< person_stl(col1.begin(),col1.end(),col2.begin()) << endl;</code>
<code> </code><code>return</code> <code>0;</code>
采用了两种方法实现了pearson系数,第一种采用的C++原始语法实现。第二种采用STL风格,可以看到前者用去了25行,而后者不到10行。
输出结果如下:
参考资料
<b>声明:如有转载本博文章,请注明出处。您的支持是我的动力!文章部分内容来自互联网,本人不负任何法律责任。</b>
本文转自bourneli博客园博客,原文链接:http://www.cnblogs.com/bourneli/archive/2013/03/22/2975756.html,如需转载请自行联系原作者