0x00.前言

STL的代码从广义上讲分为三类:algorithm(算法)、container(容器)和iterator(迭代器),几乎所有的代码都采用了模板类和模板函数的方式,这相比于传统的由函数和类组成的库来说提供了更好的代码重用机会。实际上STL组件一共有六个:容器算法迭代器仿函数适配器(配接器)空间配置器。本文学习算法相关知识。

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、修改等等
  • <numeric>体积很小,只包括几个在序列上面进行简单教学运算的模板函数
  • <functional>定义了一些模板类,用以声明函数对象

0x01.常用遍历算法

算法简介:

  • for_each 遍历容器
  • transfrom 搬用容器到另一个容器中

for_each

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

示例:

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#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
#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 test()
{
vector<int>v;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v.push_back(i);
}

//使用普通函数遍历
for_each(v.begin(), v.end(), print01);
printf("\n");

//使用仿函数遍历
for_each(v.begin(), v.end(), print02());
printf("\n");
}

int main() {
test();
return 0;
}

/*
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
*/

transform

函数原型:

  • transform(iterator beg1,iterator end1,iterator beg2, _func)

    // beg1源容器开始迭代器
    // beg1源容器结束迭代器
    // beg2目标容器开始迭代器
    // _func 函数或函数对象

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#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>

class Transform
{
public:
int operator()(int v)
{
return v + 100;// 可以在此写搬运过程中想要进行的逻辑操作
}
};

class Print
{
public:
void operator()(int v)
{
cout << v << " ";
}
};

void test()
{
vector<int>v;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v.push_back(i);
}

vector<int>vTarget;

vTarget.resize(v.size());//目标容器需要提前开辟空间
transform(v.begin(), v.end(), vTarget.begin(), Transform());

for_each(vTarget.begin(), vTarget.end(), Print());
printf("\n");

}

int main() {
test();
return 0;
}
  • 搬运的目标容器必须提前开辟空间,否则无法正常搬运

0x02.常用查找算法

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
  • count 统计元素个数
  • count_if 按条件统计元素个数

find

函数原型:

  • find(iter beg,iter end,value);

    // 按值查找元素,返回指定位置迭代器,未找到则返回结束迭代器位置

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 查找的值

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#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>

class Person
{
public:
Person(string name,int age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}

bool operator==(const Person& p)
{
return (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age);
}

string m_Name;
int m_Age;
};

void test()
{
vector<int>v;

for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v.push_back(i);
}

//查找 容器中 是否 有 5
vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 5);
if (it == v.end())
{
cout << "未找到" << endl;
}
else
{
cout << "找到" << *it << endl;
}
}

//自定义数据类型
void test02()
{
vector<Person>v;

Person p1("陆辰", 20);
Person p2("沈夕颜",19);
Person p3("唐琪琪",18);

v.push_back(p1);
v.push_back(p2);
v.push_back(p3);


vector<Person>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), Person("沈夕颜", 19));
if (it == v.end())
{
cout << "未找到" << endl;
}
else
{
cout << "找到 " << it->m_Name << " " << it->m_Age << endl;
}
}

int main() {
//test();
test02();
return 0;
}
/*
找到 沈夕颜 19
*/
  • 自定义数据类型进行比较的时候一定要重载==比较运算符
  • 利用find可以在容器中找到指定的元素,返回值是迭代器

find_if

函数原型:

  • find_if(iterator beg,iterator end, _Pred)

    // 按条件查找元素,找到返回指定位置迭代器,未找到返回结束迭代器

    // 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)

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#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>

class Person
{
public:
Person(string name, int age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}

bool operator==(const Person& p)
{
return (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age);
}

string m_Name;
int m_Age;
};

class Greater19
{
public:
bool operator()(Person& p)
{
return p.m_Age > 19;
}
};

void test()
{
vector<Person>v;

Person p1("陆辰", 20);
Person p2("沈夕颜", 19);
Person p3("唐琪琪", 18);

v.push_back(p1);
v.push_back(p2);
v.push_back(p3);


vector<Person>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), Greater19());
if (it == v.end())
{
cout << "未找到" << endl;
}
else
{
cout << "找到 " << it->m_Name << " " << it->m_Age << endl;
}
}

int main() {
test();
return 0;
}

adjacent_find

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迭代器

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

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#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>


void test()
{
vector<int>v;

v.push_back(0);
v.push_back(1);
v.push_back(0);
v.push_back(3);
v.push_back(1);
v.push_back(0);
v.push_back(4);
v.push_back(3);
v.push_back(3);
v.push_back(4);

vector<int>::iterator pos = adjacent_find(v.begin(),v.end());
if (pos == v.end())
{
cout << "未找到" << endl;
}
else
{
cout << "找到了" << *pos << endl;
}


}

int main() {
test();
return 0;
}
/*
找到了3
*/
  • 可能使用到比较少,但是做题可能用到

函数原型:

  • bool binary_search(iterator beg,iterator end,value);

    // 查找指定的元素,查到返回true,找不到为false

    // 注意:二分搜索只能在有序序列中使用

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 查找的值

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#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>


void test()
{
vector<int>v;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v.push_back(i);
}


//查找必须要有序
sort(v.begin(), v.end());
bool ret =binary_search(v.begin(), v.end(), 9);
if (ret)
{
cout << "找到了" << endl;
}
else
{
cout << "未找到" << endl;
}
}


int main() {
test();
return 0;
}
/*
找到了
*/
  • 二分查找需要序列有序

count

函数原型:

  • count(iterator beg,iterator end, value);

    // 统计元素出现的次数

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 统计的元素

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#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>

class Person
{
public:
Person(string name, int age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}

bool operator==(const Person& p) const
{
return (this->m_Age == p.m_Age);
}

string m_Name;
int m_Age;
};


void test()
{
vector<Person>v;

Person p1("刘备", 35);
Person p2("关羽", 35);
Person p3("张飞", 35);
Person p4("赵云", 35);
Person p5("曹操", 40);
Person p6("孙权", 38);

v.push_back(p1);
v.push_back(p2);
v.push_back(p3);
v.push_back(p4);
v.push_back(p5);
v.push_back(p6);



int num = count(v.begin(), v.end(), Person("诸葛亮", 35));

cout << "和诸葛亮同岁的人有" << num << "位" << endl;
}

int main() {
test();
return 0;
}
  • 注意自定义数据类型的时候要重载==

count_if

函数原型:

  • count_if(iterator beg,iterator end, _Pred)

    // 按条件统计,返回个数

    // 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)

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#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>

class Person
{
public:
Person(string name,int age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}

string m_Name;
int m_Age;
};

class AgeGreater35
{
public:
bool operator()(const Person& p)
{
return p.m_Age > 35;
}
};

void test()
{
vector<Person>v;

Person p1("刘备", 35);
Person p2("关羽", 35);
Person p3("张飞", 35);
Person p4("赵云", 35);
Person p5("曹操", 40);
Person p6("孙权", 38);

v.push_back(p1);
v.push_back(p2);
v.push_back(p3);
v.push_back(p4);
v.push_back(p5);
v.push_back(p6);

int num = count_if(v.begin(), v.end(), AgeGreater35());
cout << "大于35岁的人有" << num << "个" << endl;
}

int main() {
test();
return 0;
}

0x03.常用排序算法

算法简介:

  • sort 对容器内元素进行排序
  • random_shuffle 洗牌 指定范围内的元素随机调整次序
  • merge 容器元素合并,并存储到另一容器中
  • reverse 反转指定范围内的元素

sort

函数原型:

  • sort(iterator beg, iterator end, _Pred)

    // 对区间中的元素排序

    // 默认Pred为less< T >(),可以自己使用greater< T >(),也可以自己写

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 #include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <functional>

class printVector
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test()
{
vector<int>v;

v.push_back(10);
v.push_back(30);
v.push_back(50);
v.push_back(20);
v.push_back(40);

sort(v.begin(), v.end());

for_each(v.begin(), v.end(), printVector());
printf("\n");

sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());
for_each(v.begin(), v.end(), printVector());
printf("\n");
}

int main() {
test();
return 0;
}
  • 自定义数据类型的排序要自己去写一个谓词来做排序
  • 常用算法,必须掌握

random_shuffle

函数原型:

  • random_shuffle(iterator beg,iterator end);

    // 指定范围内的元素随机调整次序

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

示例:

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#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <ctime>

void print(int val)
{
cout << val << " ";
}

void test()
{
srand((unsigned int)time(NULL));

vector<int>v;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v.push_back(i);
}

random_shuffle(v.begin(), v.end());
for_each(v.begin(), v.end(), print);
}

int main() {
test();
return 0;
}
  • 打乱顺序算法较为常用

merge

函数原型:

  • merge(iterator beg1,iterator end1,iterator beg2,iterator end2,iterator dest);

    // 容器元素合并,并存储到另一容器中

    // 注意:两个容器必须是有序的

    // beg1 容器1的开始迭代器

    // end1 容器1的结束迭代器

    // beg2 容器2的开始迭代器

    // end2 容器2的结束迭代器

    // dest 目标容器开始迭代器

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#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>

void print(int val)
{
cout << val << " ";
}

void test()
{
vector<int>v1;
vector<int>v2;

for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v1.push_back(i);
v2.push_back(i+1);
}

//目标容器
vector<int>v3;
v3.resize(v1.size() + v2.size());
merge(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), v3.begin());

for_each(v3.begin(), v3.end(), print);
}

int main() {
test();
return 0;
}

reverse

函数原型:

  • reverse(iterator beg, iterator end);

    // 翻转指定范围的元素

    // beg 开始迭代器

    // beg 结束迭代器

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#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>

class print
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test()
{
vector<int>v;

v.push_back(1);
v.push_back(3);
v.push_back(2);
v.push_back(5);
v.push_back(4);

cout << "反转前" << endl;
for_each(v.begin(), v.end(), print());
cout << endl;
reverse(v.begin(), v.end());
cout << "反转后" << endl;
for_each(v.begin(), v.end(), print());
cout << endl;
}

int main() {
test();
return 0;
}
  • 做题可能遇到需要使用reverse

0x04.常用拷贝与替换算法

算法简介:

  • copy 容器指定范围内的元素拷贝到另一个容器中
  • replace 容器中指定范围的旧元素,替换为新元素
  • replace_if 容器内指定范围内满足条件的元素替换为新元素
  • swap 互换两个容器中的元素

copy

函数原型:

  • copy(iterator beg,iterator end,iterator dest)

    // 将指定范围内的元素,拷贝到另一个容器中

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // dest 目标起始迭代器

示例:

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#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>

class print
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test()
{
vector<int>v;
vector<int>v2;

v.push_back(1);
v.push_back(3);
v.push_back(2);
v.push_back(5);
v.push_back(4);

v2.resize(v.size());

copy(v.begin(), v.end(), v2.begin());
for_each(v2.begin(), v2.end(), print());
cout << endl;
}

int main() {
test();
return 0;
}
  • 目标容器记得提前开辟空间

replace

函数原型:

  • replace(iterator beg,iterator end,oldvalue,newvalue);

    //将区间内的oldvalue替换为newvalue

示例:

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#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>

class print
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test()
{
vector<int>v;

v.push_back(1);
v.push_back(3);
v.push_back(2);
v.push_back(5);
v.push_back(4);
v.push_back(4);
v.push_back(4);
v.push_back(4);

cout << " 替换前 " << endl;
for_each(v.begin(), v.end(), print());
cout << endl;
replace(v.begin(), v.end(), 4, 5);
cout << " 替换后 " << endl;
for_each(v.begin(), v.end(), print());
cout << endl;
}

int main() {
test();
return 0;
}
/*
替换前
1 3 2 5 4 4 4 4
替换后
1 3 2 5 5 5 5 5
*/
  • 替换区间内所有的oldvalue变为newvalue

replace_if

函数原型:

  • replace_if(iterator beg,iterator end, _Pred,newvalue)

    // 将区间内满足_Pred要求的数据替换为newvalue

示例:

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#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>

class Greater3
{
public:
bool operator()(int val) const
{
return val > 3;
}
};

class print
{
public:
void operator()(int val) const
{
cout << val << " ";
}
};

void test()
{
vector<int>v;

v.push_back(1);
v.push_back(3);
v.push_back(2);
v.push_back(5);
v.push_back(4);
v.push_back(4);
v.push_back(4);
v.push_back(4);

cout << " 替换前 " << endl;
for_each(v.begin(), v.end(), print());
cout << endl;
replace_if(v.begin(), v.end(), Greater3(), 3);
cout << " 替换后 " << endl;
for_each(v.begin(), v.end(), print());
cout << endl;
}

int main() {
test();
return 0;
}
/*
替换前
1 3 2 5 4 4 4 4
替换后
1 3 2 3 3 3 3 3
*/

swap

函数原型:

  • swap(container c1,container c2);

    // 互换两个容器的元素

    // c1容器1

    // c2容器2

示例:

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#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>

class print
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test()
{
vector<int>v;

v.push_back(1);
v.push_back(3);
v.push_back(2);
v.push_back(5);
v.push_back(4);
v.push_back(4);
v.push_back(4);
v.push_back(4);

vector<int>v2;

v2.push_back(8888888);

cout << " 互换前 " << endl;
for_each(v.begin(), v.end(), print());
cout << endl;
for_each(v2.begin(), v2.end(), print());
cout << endl;

swap(v,v2);

cout << " 互换后 " << endl;
for_each(v.begin(), v.end(), print());
cout << endl;
for_each(v2.begin(), v2.end(), print());
cout << endl;
}

int main() {
test();
return 0;
}

/*
互换前
1 3 2 5 4 4 4 4
8888888
互换后
8888888
1 3 2 5 4 4 4 4
*/

0x05.常用算术生成算法

算法简介:

  • accumulate 计算容器元素累计综合
  • fill 向容器中添加元素

accumulate

函数原型:

  • accumulate(iterator beg, iterator end,value);

    // 计算容器指定区间内元素累计总和

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value

示例:

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#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <numeric>

class print
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test()
{
vector<int>v;

v.push_back(1);
v.push_back(3);
v.push_back(2);
v.push_back(5);
v.push_back(4);
v.push_back(4);
v.push_back(4);
v.push_back(4);

int count = accumulate(v.begin(), v.end(),0);
cout << "v的和为" << count << endl;
}

int main() {
test();
return 0;
}

/*
v的和为27
*/

fill

函数原型:

  • fill(iterator beg,iterator end,value);

    // 向容器中填充元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 填充的值

示例:

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#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <numeric>

class print
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test()
{
vector<int> v;
v.resize(10);
//填充
fill(v.begin(), v.end(), 100);

for_each(v.begin(), v.end(), print());
cout << endl;
}

int main() {
test();
return 0;
}
  • 利用fill可以将容器区间内元素填充为指定的值
  • 填充前记得用resize开辟一端空间

0x06.常用的集合算法

算法简介:

  • set_intersection 求两个容器的补集
  • set_union 求两个容器的并集
  • set_difference 求两个容器的差集

set_intersection

函数原型:

  • set_intersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 求两个集合的交集

    // 注意:两个集合必须是有序序列

    // beg1 容器1开始迭代器
    // end1 容器1结束迭代器
    // beg2 容器2开始迭代器
    // end2 容器2结束迭代器
    // dest 目标容器开始迭代器

示例:

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#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>

class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test()
{
vector<int> v1;
vector<int> v2;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v1.push_back(i);
v2.push_back(i + 5);
}

vector<int> vTarget;
//取两个里面较小的值给目标容器开辟空间
vTarget.resize(min(v1.size(), v2.size()));

//返回目标容器的最后一个元素的迭代器地址
vector<int>::iterator itEnd =
set_intersection(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());

for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
cout << endl;
}

int main() {
test();
return 0;
}
  • 求交集的两个集合必须的有序序列
  • 目标容器开辟空间需要从两个容器中取小值
  • set_intersection返回值既是交集中最后一个元素的位置

set_union

函数原型:

  • set_union(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 求两个集合的并集

    // 注意:两个集合必须是有序序列

    // beg1 容器1开始迭代器
    // end1 容器1结束迭代器
    // beg2 容器2开始迭代器
    // end2 容器2结束迭代器
    // dest 目标容器开始迭代器

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#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>

class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test()
{
vector<int> v1;
vector<int> v2;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
v1.push_back(i);
v2.push_back(i + 5);
}

vector<int> vTarget;
//取两个容器的和给目标容器开辟空间
vTarget.resize(v1.size() + v2.size());

//返回目标容器的最后一个元素的迭代器地址
vector<int>::iterator itEnd =
set_union(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());

for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
cout << endl;
}

int main() {
test();
return 0;
}
  • 求并集的两个集合必须的有序序列
  • 目标容器开辟空间需要两个容器相加
  • set_union返回值既是并集中最后一个元素的位置

set_difference

函数原型:

  • set_difference(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 求两个集合的差集

    // 注意:两个集合必须是有序序列

    // beg1 容器1开始迭代器
    // end1 容器1结束迭代器
    // beg2 容器2开始迭代器
    // end2 容器2结束迭代器
    // dest 目标容器开始迭代器

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#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>

class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test()
{
vector<int> v1;
vector<int> v2;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
v1.push_back(i);
v2.push_back(i + 5);
}

vector<int> vTarget;
//取两个里面较大的值给目标容器开辟空间
vTarget.resize(max(v1.size(), v2.size()));

//返回目标容器的最后一个元素的迭代器地址
cout << "v1与v2的差集为: " << endl;
vector<int>::iterator itEnd =
set_difference(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());
for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
cout << endl;


cout << "v2与v1的差集为: " << endl;
itEnd = set_difference(v2.begin(), v2.end(), v1.begin(), v1.end(), vTarget.begin());
for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
cout << endl;
}

int main() {
test();
return 0;
}
/*
v1与v2的差集为:
0 1 2 3 4
v2与v1的差集为:
10 11 12 13 14
*/
  • 求差集的两个集合必须的有序序列
  • 目标容器开辟空间需要从两个容器取较大值
  • set_difference返回值既是差集中最后一个元素的位置

0x07.后记

到此STL理论学习就告一段落了,之后需要实践巩固知识。



最幸福的事,不是活得像别人,是在你努力之后,活得更像自己;你不能决定太阳几点升起,但可以决定自己几点起床;你不能控制生命的长度,但可以增加生命的宽度。