C++中修改算法的全面解析

### C++ 中修改算法的全面解析 在 C++ 编程中，修改算法允许我们对一系列元素进行修改操作。这些操作主要有两种方式：一是在遍历序列时直接修改元素；二是在将元素从源范围复制到目标范围的过程中进行修改。接下来，我们将详细介绍这些修改算法。 #### 1. 复制元素 在 C++ 里，有多个用于复制元素的算法，它们的功能和使用场景各有不同。 - **`copy`**：将源范围 `[sourceBeg, sourceEnd)` 中的所有元素复制到以 `destBeg` 开始的目标范围。 - **`copy_if`**：仅复制满足一元谓词 `op` 的元素。 - **`copy_n`**：从 `sourceBeg` 开始复制 `num` 个元素到以 `destBeg` 开始的目标范围。 - **`copy_backward`**：将源范围 `[sourceBeg, sourceEnd)` 中的元素反向复制到以 `destEnd` 结束的目标范围。 这些算法的复杂度均为线性，即与元素数量成线性关系。使用时需要注意，目标范围必须足够大，或者使用插入迭代器。例如： ```cpp // algo/copy1.cpp #include "algostuff.hpp" using namespace std; int main() { vector<string> coll1 = { "Hello", "this", "is", "an", "example" }; list<string> coll2; // copy elements of coll1 into coll2 // - use back inserter to insert instead of overwrite copy (coll1.cbegin(), coll1.cend(), // source range back_inserter(coll2)); // destination range // print elements of coll2 // - copy elements to cout using an ostream iterator copy (coll2.cbegin(), coll2.cend(), // source range ostream_iterator<string>(cout," ")); // destination range cout << endl; // copy elements of coll1 into coll2 in reverse order // - now overwriting copy (coll1.crbegin(), coll1.crend(), // source range coll2.begin()); // destination range // print elements of coll2 again copy (coll2.cbegin(), coll2.cend(), // source range ostream_iterator<string>(cout," ")); // destination range cout << endl; } ``` 该示例展示了 `copy` 算法的基本使用，通过 `back_inserter` 插入元素，避免覆盖操作。 下面是复制元素算法的使用流程图： ```mermaid graph TD; A[开始] --> B[选择复制算法]; B --> C{是否使用 copy_if}; C -- 是 --> D[设置一元谓词 op]; C -- 否 --> E{是否使用 copy_n}; E -- 是 --> F[设置复制元素数量 num]; E -- 否 --> G{是否使用 copy_backward}; G -- 是 --> H[设置目标范围结束位置 destEnd]; G -- 否 --> I[设置目标范围开始位置 destBeg]; D --> J[执行复制操作]; F --> J; H --> J; I --> J; J --> K[结束]; ``` #### 2. 移动元素 自 C++11 起，引入了 `move` 和 `move_backward` 算法，用于移动元素。 - **`move`**：将源范围 `[sourceBeg, sourceEnd)` 中的元素移动到以 `destBeg` 开始的目标范围。 - **`move_backward`**：将源范围中的元素反向移动到以 `destEnd` 结束的目标范围。 移动操作会使源元素的值变得未定义，因此移动后源元素不应再使用，除非重新初始化或赋予新值。示例如下： ```cpp // algo/move1.cpp #include "algostuff.hpp" using namespace std; int main() { vector<string> coll1 = { "Hello", "this", "is", "an", "example" }; list<string> coll2; // copy elements of coll1 into coll2 // - use back inserter to insert instead of overwrite // - use copy() because the elements in coll1 are used again copy (coll1.cbegin(), coll1.cend(), // source range back_inserter(coll2)); // destination range // print elements of coll2 // - copy elements to cout using an ostream iterator // - use move() because these elements in coll2 are not used again move (coll2.cbegin(), coll2.cend(), // source range ostream_iterator<string>(cout," ")); // destination range cout << endl; // copy elements of coll1 into coll2 in reverse order // - now overwriting (coll2.size() still fits) // - use move() because the elements in coll1 are not used again move (coll1.crbegin(), coll1.crend(), // source range coll2.begin()); // destination range // print elements of coll2 again // - use move() because the elements in coll2 are not used again move (coll2.cbegin(), coll2.cend(), // source range ostream_iterator<string>(cout," ")); // destination range cout << endl; } ``` 此示例展示了 `move` 算法的使用，当元素不再使用时，优先选择 `move` 而非 `copy`。 #### 3. 转换和组合元素 `transform` 算法有两种形式，分别用于转换元素和组合两个序列的元素。 - **转换元素**：调用一元函数 `op(elem)` 对源范围中的每个元素进行操作，并将结果写入目标范围。 ```cpp // algo/transform1.cpp #include "algostuff.hpp" using namespace std; using namespace std::placeholders; int main() { vector<int> coll1; list<int> coll2; INSERT_ELEMENTS(coll1,1,9); PRINT_ELEMENTS(coll1,"coll1: "); // negate all elements in coll1 transform (coll1.cbegin(), coll1.cend(), // source range coll1.begin(), // destination range negate<int>()); // operation PRINT_ELEMENTS(coll1,"negated: "); // transform elements of coll1 into coll2 with ten times their value transform (coll1.cbegin(), coll1.cend(), // source range back_inserter(coll2), // destination range bind(multiplies<int>(),_1,10)); // operat ```