C++ 算法 替換區間元素

一 概述

• C++ 標準庫中提供了很多算法，定義於頭文件 < algorithm >。本文主要探究以下用於 替換區間元素 的算法：
  • std::replace 替換區間中特定值元素爲另一個值
  • std::replace_if 替換區間中滿足特定判別標準的元素爲另一個值
  • std::replace_copy 複製一個範圍內的元素，並將滿足特定判別標準的元素替換爲另一個值
  • std::replace_copy_if 複製一個範圍內的元素，並將滿足特定判別標準的元素替換爲另一個值

二 輔助函數

• 本文中Demo用到的輔助函數請參考此前文章 C++ 算法 查找元素。

三 std::replace

• 定義

template< class ForwardIt, class T >
void replace( ForwardIt first, ForwardIt last,
              const T& old_value, const T& new_value );(1)(C++20 前)
template< class ForwardIt, class T >
constexpr void replace( ForwardIt first, ForwardIt last,
                        const T& old_value, const T& new_value );(1)(C++20 起)
template< class ExecutionPolicy, class ForwardIt, class T >
void replace( ExecutionPolicy&& policy, ForwardIt first, ForwardIt last,
              const T& old_value, const T& new_value );(2)	(C++17 起)

• ExecutionPolicy 請參考此前文章 std::find std::execution。
• constexpr 請參考此前文章 C++11 constexpr。
• Demo

if (1) {
  // std::replace 替換區間中特定值元素爲另一個值
  std::vector<int> vc;
  fill(vc, 1, 9);
  print("before replace vc: ", vc);
  std::replace(vc.begin(), vc.end(), 5, 500);
  print("after replace vc: ", vc);
}

• 結果

before replace vc: 1 2 3 4 5 6 7 8 9
after replace vc: 1 2 3 4 500 6 7 8 9

四 std::replace_if

• 定義

template< class ForwardIt, class UnaryPredicate, class T >
void replace_if( ForwardIt first, ForwardIt last,
                 UnaryPredicate p, const T& new_value );(1)(C++20 前)
template< class ForwardIt, class UnaryPredicate, class T >
constexpr void replace_if( ForwardIt first, ForwardIt last,
                           UnaryPredicate p, const T& new_value );(1)(C++20 起)
template< class ExecutionPolicy, class ForwardIt, class UnaryPredicate, class T >
void replace_if( ExecutionPolicy&& policy, ForwardIt first, ForwardIt last,
                 UnaryPredicate p, const T& new_value );(2)(C++17 起)

• predicate 請參考此前文章 C++ predicate。
• Demo

if (1) {
  // std::replace_if 替換區間中滿足特定判別標準的元素爲另一個值
  std::vector<int> vc;
  fill(vc, 1, 9);
  print("before replace_if vc: ", vc);
  std::replace_if(vc.begin(), vc.end(), even, 500);
  print("after replace_if vc: ", vc);
}

• 結果

before replace_if vc: 1 2 3 4 5 6 7 8 9
after replace_if vc: 1 500 3 500 5 500 7 500 9

五 std::replace_copy

• 定義

template< class InputIt, class OutputIt, class T >
OutputIt replace_copy( InputIt first, InputIt last, OutputIt d_first,
                       const T& old_value, const T& new_value );(1)(C++20 前)
template< class InputIt, class OutputIt, class T >
constexpr OutputIt replace_copy( InputIt first, InputIt last, OutputIt d_first,
                                 const T& old_value, const T& new_value );(1)(C++20 起)
template< class ExecutionPolicy, class ForwardIt1, class ForwardIt2, class T >
ForwardIt2 replace_copy( ExecutionPolicy&& policy, ForwardIt1 first, ForwardIt1 last,
                         ForwardIt2 d_first, const T& old_value, const T& new_value );(2)(C++17 起)

• Demo

if (1) {
  // std::replace_copy 
  // 複製一個範圍內的元素，並將滿足特定判別標準的元素替換爲另一個值
  std::vector<int> vc1;
  fill(vc1, 1, 9);
  std::vector<int> vc2;
  print("before replace_copy vc1: ", vc1);
  print("before replace_copy vc2: ", vc2);
  std::replace_copy(vc1.begin(), vc1.end(), std::back_inserter(vc2), 5,
                    500);
  print("after replace_copy vc1: ", vc1);
  print("after replace_copy vc2: ", vc2);
}

• 結果

before replace_copy vc1: 1 2 3 4 5 6 7 8 9
before replace_copy vc2:
after replace_copy vc1: 1 2 3 4 5 6 7 8 9
after replace_copy vc2: 1 2 3 4 500 6 7 8 9

六 std::replace_copy_if

• 定義

template< class InputIt, class OutputIt, class UnaryPredicate, class T >
OutputIt replace_copy_if( InputIt first, InputIt last, OutputIt d_first,
                          UnaryPredicate p, const T& new_value );(1)(C++20 前)
template< class InputIt, class OutputIt, class UnaryPredicate, class T >
constexpr OutputIt replace_copy_if( InputIt first, InputIt last, OutputIt d_first,
                                    UnaryPredicate p, const T& new_value );(1)(C++20 起)
template< class ExecutionPolicy, class ForwardIt1, class ForwardIt2, class UnaryPredicate, class T >
ForwardIt2 replace_copy_if( ExecutionPolicy&& policy, ForwardIt1 first, ForwardIt1 last,
                            ForwardIt2 d_first, UnaryPredicate p, const T& new_value );(2)(C++17 起)

• Demo

if (1) {
  // std::replace_copy_if 
  // 複製一個範圍內的元素，並將滿足特定判別標準的元素替換爲另一個值
  std::vector<int> vc1;
  fill(vc1, 1, 9);
  std::vector<int> vc2;
  print("before replace_copy_if vc1: ", vc1);
  print("before replace_copy_if vc2: ", vc2);
  std::replace_copy_if(vc1.begin(), vc1.end(), std::back_inserter(vc2),
                       even, 500);
  print("after replace_copy_if vc1: ", vc1);
  print("after replace_copy_if vc2: ", vc2);
}

• 結果

before replace_copy_if vc1: 1 2 3 4 5 6 7 8 9
before replace_copy_if vc2:
after replace_copy_if vc1: 1 2 3 4 5 6 7 8 9
after replace_copy_if vc2: 1 500 3 500 5 500 7 500 9

七 參考

• 《C++ 標準庫 第2版》
• cppreference