Hogyan fedeztem fel a C ++ algoritmus könyvtárat, és megtanultam nem feltalálni a kereket

A minap kíváncsiságból benéztem a C ++ algoritmus könyvtárba. És kiderült, hogy nagyon sok jó funkció van!

Ez szó szerint meghökkent.

Miért? Úgy értem, hogy egyetemi életem során leginkább C ++ -ot írtam. És ez különösen a versenyképes programozással való szeretet-gyűlölet kapcsolatom miatt volt.

És nagyon sajnos soha nem használtam ki igazán ezt a csodálatos könyvtárat, amelyet a C ++ kínált nekünk.

Istenem, annyira naivnak éreztem magam!

Ezért úgy döntöttem, itt az ideje abbahagyni a naivitást és megismerni a C ++ algoritmusok hasznosságát - legalábbis magasabb szinten. És ahogy egy idős ember mondta egyszer, a tudás megosztása hatalom -  tehát itt vagyok.

Jogi nyilatkozat : Sokat használtam a C ++ 11 és a továbbiak szolgáltatásait. Ha még nem ismeri a nyelv újabb kiadásait, az itt megadott kódrészletek kissé ügyetleneknek tűnhetnek. Másrészt az itt tárgyalt könyvtár sokkal önellátóbb és elegánsabb, mint bármi, amit az alábbiakban írtam. Keressen bátran hibákat, és mutasson rá. És nem is nagyon tudtam figyelembe venni a C ++ 17 kiegészítéseket ebben a bejegyzésben, mivel a legtöbb funkcióját még életre kell hívni az ÖET-ben.

Tehát minden további nélkül kezdjük!

  1. all_of any_of none_of

Ezek a funkciók egyszerűen azt keresik all,anyvagy nonea tároló elemei közül néhány az Ön által meghatározott sajátosságot követi. Ellenőrizze az alábbi példát:

std::vector collection = {3, 6, 12, 6, 9, 12}; // Are all numbers divisible by 3? bool divby3 = std::all_of(begin(collection), end(collection), [](int x) { return x % 3 == 0; }); // divby3 equals true, because all numbers are divisible by 3 // Is any number divisible by 2? bool divby2 = std::any_of(begin(collection), end(collection), [](int x) { return x % 2 == 0; }); // divby2 equals true because 6, 12 divisible by 2 // Is no number divisible by 6? bool divby6 = std::none_of(begin(collection), end(collection), [](int x) { return x % 6 == 0; }); // divby6 equals false because 6, 12 divisible by 6

Figyelje meg, hogy a példában az adott tulajdonság miként kerül átadásra lambda függvényként.

Tehát all_of, any_of, none_ofkeressen néhány konkrét ingatlant a sajátjában collection. Ezek a funkciók nagyjából önmagukban nem magyarázzák, hogy mit is kellene csinálniuk. A lambdák C ++ 11-ben történő bevezetésével együtt elég praktikusak a használatuk.

2. for_each

Mindig annyira megszoktam az ókori forhurok használatát, hogy ez az aranyos dolog soha nem került át a látókörömön. Alapvetően for_eachfüggvényt alkalmaz a tároló tartományára.

std::vector collection = {2,4,4,1,1,3,9}; // notice that we pass x as reference! std::for_each(begin(collection), end(collection), [] (int &x) { x += 26; });

Ha Ön JavaScript-fejlesztő, a fenti kódnak harangoznia kell.

3. count count_if

Nagyjából hasonlóak az elején leírt funkciókhoz, countés count_ifmindkettő konkrét tulajdonságokat keres az adott adatgyűjteményben.

std::vector collection={1, 9, 9, 4, 2, 6}; // How many 9s are there in collection? int nines = std::count(begin(collection), end(collection), 9); // How many elements of the collection are even? int evens = std::count_if(begin(collection), end(collection), [](int x) { return x % 2 == 0; }); // nines equals 2, evens equals 3

Ennek eredményeként megkapja a számot, amely megegyezik az adott értékkel, vagy rendelkezik az adott tulajdonsággal, amelyet lambda függvény formájában ad meg.

4. find_if

Tegyük fel, hogy a gyűjtemény első elemét meg szeretné találni egy adott tulajdonságnak. Használhatja find_if.

std::vector collection = {1, 2, 0, 5, 0, 3, 4}; // itr contains the iterator to the first element following the specific property auto itr = std::find_if(begin(collection), end(collection), [](int x) { return x % 2==0; // the property });

Ne feledje, hogy a fenti példában látható módon az iterátort el fogja juttatni az első elemhez, amely megfelel az adott tulajdonságnak. Tehát mi van, ha az összes tulajdonságot meg akarja találni, amely megfelel a tulajdonságnak find_if?

5. generate

Ez a függvény lényegében megváltoztatja gyűjteményének vagy annak egy tartományának értékeit a megadott generátor alapján . A generátor a forma függvénye

T f();hol Ttalálható kompatibilis típus a gyűjteményünkkel.

std::vector collection={1, 2, 0, 5, 0, 3, 4}; int counter=0; // notice that we are capturing counter by reference std::generate(begin(collection), end(collection), [&]() { return counter++; }); // collection gets replaced by values starting from 0 // modified collection = {0,1,2,3,4,5,6}

A fenti példában vegye észre, hogy valóban helyben változtatjuk meg gyűjteményünket . A generátor itt az általunk biztosított lambda függvény.

6. shuffle

A C ++ 17 szabvány alapján random_shuffleel lett távolítva. Most azt részesítjük előnyben, shuffleamelyik hatékonyabb, tekintve, hogy kihasználja a fejléc előnyeit random.

std::vector collection = {1, 2, 13, 5, 12, 3, 4}; std::random_device rd; std::mt19937 rand_gen(rd()); std::shuffle(begin(collection), end(collection), rand_gen);

Ne feledje, hogy a C ++ 11-ben bevezetett ál-véletlenszám-generátort, a Mersenne Twister-t használjuk.

A véletlenszám-generátorok sokkal érettebbé váltak a C ++ - ban a randomkönyvtár és jobb módszerek bevonása.

7. nth_element

Ez a funkció nagyon hasznos, mivel érdekes összetettséggel bír.

Tegyük fel, hogy meg akarjuk ismerni a gyűjtemény n-edik elemét, ha rendezve volt, de nem szeretnénk O- t készíteni (n log (n))művelet.

Mit csinálnál?

Akkor nth_elementa barátod. Megtalálja a kívánt elemet O (n) -ben .

std::vector collection = {1, 2, 13, 5, 12, 3, 4}; auto median_pos = collection.begin() + collection.size() / 2; std::nth_element(begin(collection), median_pos, end(collection)); // note that the original vector will be changed due to the operations // done by nth_element

Érdekes, nth_elementlehet, hogy nem rendezi a gyűjteményét. Csak elvégzi az n-edik elem megtalálásához szükséges sorrendet. Itt van egy érdekes beszélgetés a StackOverflow-ról.

Ezenkívül mindig hozzáadhatja saját összehasonlító függvényét (mint ahogy az előző példákban hozzáadtuk a lambdákat), hogy hatékonyabbá váljon.

8. equal_range

Tehát tegyük fel, hogy rendezett egész számgyűjteménye van. Meg akarja találni azt a tartományt, amelyben az összes elem meghatározott értékkel rendelkezik. Például:

// sorted collection std::vector collection={1, 2, 5, 5, 5, 6, 9, 12}; // we are looking for a range where all elements equal to 5 auto range = std::equal_range(begin(collection), end(collection), 5); // the required range is printed like this std::cout << (range.first - begin(collection)) << " " << (range.second - begin(collection)) << std::endl;

Ebben a kódot, keresünk egy tartomány a vectormely az összes 5. A válasz (2~4).

Of course we can use this function for our own custom property. You need to ensure that the property you have aligns with the order of the data. See this article for reference.

Finally, lower_bound and upper_bound both can help you to achieve the same that you achieved using equal_range.

9. merge inplace_merge

Imagine you have two sorted collections (what a fun thing to imagine, right?), you want to merge them, and you also want the merged collection to remain sorted. How would you do that?

You can just add the second collection to the first one and sort the result again which adds an extra O(log(n))factor. Instead of that, we can just use merge.

std::vector c1 = {1, 2, 5, 5, 5, 6, 9, 12}; std::vector c2 = {2, 4, 4, 5, 7, 15}; std::vector result; // contains merged elements std::merge(begin(c1), end(c1), begin(c2), end(c2), std::back_inserter(result)); // result = {1, 2, 2, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 6, 7, 9, 12, 15}

On the other hand, do you remember when implementing merge sort, we need to merge two sides of our array? inplace_merge can be conveniently used for that.

Look at this tiny merge sort based on the example given in cppreference:

void merge_sort(auto l, auto r) { if(r - l > 1) { auto mid = l+(r-l)/2; merge_sort(l, mid); merge_sort(mid, r); std::inplace_merge(l, mid, r); } } std::vector collection = {2, 4, 4, 1, 1, 3, 9}; merge_sort(begin(collection), end(collection));

How cool is that!

10. minmax minmax_element

minmax returns the minimum and maximum of the given two values, or the given list. It returns a pair and it can also provide the functionality of your own comparison method. minmax_element does the same for your container.

int a = 9, b = 12; // out.first contains the minimum element, out.second is the maximum one auto out = std::minmax(a, b); std::vector collection = {6, 5, 3, 2, 1, 4, 6, 7}; auto result = std::minmax_element(begin(collection), end(collection)); // you can also add compare function as the third argument // (result.first - collection.begin()) is the index of the minimum element // (result.second - collection.begin()) is the index of the maximum element

11. accumulate partial_sum

accumulate does what it says, it accumulates values of your collection in the given range, using the initial value and a binary operation function. See for yourself:

std::vector collection = {6, 5, 3, 2, 1, 4, 6, 7}; // Note that we are providing 0 as the initial value, as it should be. // std::plus() tells that the function should do sums int sum = std::accumulate(begin(collection), end(collection), 0, std::plus()); // What would happen if initial value was 0 instead of 1 in this call? int prod = std::accumulate(begin(collection), end(collection), 1, std::multiplies()); // You can also use your custom binary operation. int custom = std::accumulate(begin(collection), end(collection), 0, [](int x, int y) { return x+y; });

So how is the value of custom calculated?

At the beginning, accumulate takes the initial value (0) to the argument x, the first value in the collection (6) to argument y, does the operation, then assigns it to the accumulated value. In the second call, it passes the accumulated value to x and the next element in the collection to y, and thus proceeds.

partial_sum does things much like accumulate, but it also keeps the result of first nterms in a destination container.

std::vector collection = {6, 5, 3, 2, 1, 4, 6, 7}; std::vector sums, mults; // contains the partial sum of collection in result std::partial_sum(begin(collection), end(collection), std::back_inserter(sums)); // contains the partial product std::partial_sum(begin(collection), end(collection), std::back_inserter(mults), std::multiplies());

And of course as you expected, you can use your own custom operation.

12. adjacent_difference

You want to find the adjacent differences in your values, you can simply use this function.

std::vector collection = {6, 5, 3, 2, 1, 4, 6, 7}; std::vector diffs; std::adjacent_difference(begin(collection), end(collection), std::back_inserter(diffs)); // The first element of diffs will be same as the first element of collection

Pretty simple, right?

But it can do much more. Look at this:

std::vector fibs(10, 1); std::adjacent_difference(begin(fibs), end(fibs) - 1, begin(fibs) + 1, std::plus{});

What do these two lines do? They find the first 10 Fibonacci numbers! Do you see how? ?

So that was it for today. Thanks for reading! I hope you learned something new.

I would definitely like to bring some new stuff for ya’ll again in near future.

Cheers!