C++primer 第十章筆記 初稿

10.1概述

1. 大多數定義在頭文件裏，部分數值泛型算法定義在裏。

2. 算法不依賴於容器類型，但依賴於元素類型操作（即關係運算）。

3. 對於內置數組，可以使用 begin(數組名)、end(數組名)來獲取對應指針，使算法對內置數組進行類似容器的處理。

4. 算法並不真正執行容器本身操作，一切操作都基於迭代器。

10.2簡單泛型算法的使用

1. 只讀算法

   • count

     • 接收：一對迭代器和一個值。
     • 返回：該值出現的次數。

   • find

     • 接收：一對迭代器和一個值。
     • 返回：迭代器。

   • accumulate

     • 接收：一對迭代器和一個初值。
     • 返回：累加求和結果。
     • 誤區：string可以實現，但const char* 不可以實現。

   • equal

     • 接收：第一個序列的一對迭代器和第二個序列的首迭代器。
     • 返回：true/false。
     • 誤區：string可以實現，但const char* 不可以實現。

2. 寫算法

   • fill

     • 接收：一對迭代器和一個用於賦值的值。

   • fill_n

     • 接收：一個迭代器表示開始位置，一個值表示賦值個數，一個值用於賦值。
     • 誤區：不能給空容器賦值。

   • back_inserter

     • 頭文件：iterator
     • 功能：向容器末尾插入元素（結合fill_n可解決空容器問題）。
     • 例子
       

       vector<int>vec;
       auto it=back_inserter(vec);
       fill_n(it,10,0);

3. 重排算法
   
   • unique
     
     • 接收：一對迭代器。
     • 返回：指向重排後不重複區域後一個位置的迭代器。
     • 和erase方法配套可以去重。

10.3 自定義操作

1. 謂詞：一個可調用的表達式，返回結果爲一個能用作條件的值，分一元謂詞與二元謂詞（也就是自定義取代默認操作符）。

2. 可調用對象

   • 定義：可以對其使用調用運算符（()）的對象或表達式。
   • 包括：函數與函數指針、重載函數調用運算符的類、lambda表達式。

3. lambda表達式

   • 定義：可調用的代碼單元，類似於未命名的內聯函數，格式爲：
     
     [capture list](parameter list)−>return type {function body}
   • 特點：
     
     • 可定義在函數內部。
     • 必須使用尾置返回，但返回類型與參數列表可忽略，同時自動推斷返回類型（若包含單一return之外的語句則返回void）。
     • 不能有默認參數。

   • 例子

     auto f = [](const string &a, const string &b)
         {return a.size() < b.size();};
     stable_sort(s.begin(), s.end(), f());

     或者直接

     stable_sort(s.begin(), s.end(),
                 [](const string &a, const string &b)
                 {return a.size() < b.size();});

   • 捕獲方式：

     • 顯示捕獲
       
       • 值捕獲
         
         • 如果想在lambda表達式中改變該值，須在參數列表後，表達式體前加關鍵字 mutable。
       • 引用捕獲
     • 隱式捕獲：只寫明捕獲方式而不寫明捕獲的具體對象。

4. 函數替代lambda表達式

   • 思路：運用bind函數

   • bind函數

     • 頭文件：functional
     • 一般形式：
       
       auto newCallable=bind(callable, arg_list)
       
       其中callable爲相關函數，arg_list爲逗號分隔的 參數列表。
   • arg_list
     
     • _n：佔位符，表示綁定函數的第n個參數。
     • 通常爲_n與實參混合使用。
     • 其中_n必須顯示聲明using namespace std::placeholders。
     • 一個巧妙運用
       
sort(words.begin(), words.end(), bind(isShorter, _2, _1));

     • 運用ref()函數綁定參數實現引用傳遞。

10.4 頭文件中的迭代器

1. 插入迭代器：back_inserter、front_inserter、inserter。

2. IO迭代器：

   • istream_iterator

     • 如果綁定流則從流的第一個位置開始，不綁定則爲尾後位置。

     • 輔助創建容器

       istream_iterator<int>in(cin),eof;
       vector<int>v(in,eof);

     • 迭代器被解引用時才真正從流中讀取數據。

   • ostream_iterator

     • 通過綁定的可以爲每次輸出附加一個固定輸出。
     • 輔助容器輸出（推薦未註釋的方法）
       

           for(auto e : v)
               out = e;
       //  for(auto e : v)
       //      *out++ = e;
       //  copy(v.begin(), v.end(), out); 

3. 反向迭代器
   會出現倒序輸出的情況（有時來說是個問題），可以使用base()方法使反向迭代器轉化爲普通迭代器。

10.5 泛型算法結構

1. 五類迭代器（層次由低到高）

   • 輸入迭代器

     • 支持 ==、!=
     • 支持前置、後置自增
     • 支持解引用*與->運算符
     • 只能用於單遍掃描，可支持算法find、accumulate，istream_iterator是輸入迭代器。

   • 輸出迭代器

     • 輸入迭代器的補集
     • 支持前置、後置自增
     • 支持解引用運算符
     • 出現在賦值運算符的左側
     • 支持copy的第三個參數，ostream_iterator是輸出迭代器
   • 前向迭代器
     
     • 輸入輸出迭代器的並集
     • 支持replace算法，forward_list的迭代器是前向迭代器
   • 雙向迭代器
     
     • 支持前置、後置自減運算符
     • 支持reverse算法
   • 隨機訪問迭代器
     
     • 比較運算符
     • 單迭代器的加減運算符
     • 兩個迭代器的減運算符
     • 下標運算符
     • 支持sort，array，deque，string，vector都是隨機訪問迭代器，內置數組的指針也是。

2. 接收單個目標迭代器的算法，一般可以用輸入迭代器代替寫入目的位置的迭代器以保證安全。

3. 算法命名規範

   • 一些算法使用重載，接收謂詞來代替==或<運算符。
   • _if版本的算法，通過謂詞來代替元素值。
   • 一些算法增加_copy版本把新的結果存儲到其他容器中

4. 鏈表的特定算法

   • merge：分治合併（有重載的謂詞版本）
   • remove：刪除元素（有remove_if的謂詞版本）
   • reverse、sort、unique
   • splice：將一個鏈表的一部分移動到另一個鏈表中，其中若調用者爲雙向鏈表，則移動到位置之前，否則爲位置之後。
   • 鏈表特有的算法會改變底層容器。