使用STL算法时需注意的问题

内容简介：使用STL算法时需注意的问题

接着上一篇，对STL中非常有用而又容易犯错的一些算法做总结和记录。希望在后面的使用中更加注重STL算法。

确保目标空间足够大

如上篇所述，当有新的对象加入容器时，STL容器会自动扩充存储空间以容纳这些对象。但是，需要注意的是，STL容器并不总是能够正确地管理其存储空间。比如下面这个例子：

int trans(int x){
    return -x;
}

vector<int> ivec{1,2};
vector<int> res;

std::transform(ivec.begin(), ivec.end(), res.begin(), trans);    // error

这段代码中，transform首先以ivec[0]为参数调用trans，并将结果赋给 \res.end()。然后，再以ivec[1]为参数调用trans，并将结果赋给\ (res.end()+1)。这可能会引起灾难性的后果，因为在*res.end()中并没有对象，*(res.end()+1)就更没有对象了。这种transform调用时错误的，因为导致了对无效对象的赋值操作。

犯这种错误的 程序员 总是希望他们所调用的算法的结果会被插入到目标容器中。事实上，必须向STL明确表达意图。所以，上面的例子需要通过调用back_insert生成一个迭代器来指定目标区间的起始位置：

int trans(int x){
    return -x;    
}

vector<int> ivec{1,2};
vector<int> res;

std::transform(ivec.begin(), ivec.end(), back_inserter(res), trans);

在内部，back_insert返回的迭代器将使得push_back被调用，所以back_insert可使用于所有提供push_back方法的容器。而如果想让一个算法在容器的头部而不是尾部插入对象可以使用front_inserter。

因此，无论何时，如果所使用的算法需要指定一个目标区间，那么必须确保目标区间足够大，或者确保它会随着算法的运行而增大。要么在算法执行过程中增大目标区间，请使用插入型迭代器，比如ostream_iterator，或者由back_inserter、front_inserter返回的迭代器。

与 排序 有关的选择

提到排序，首先想到的是std::sort。但需要注意的是，std::sort并非在任何场合下都是完美无缺的。有些场景并不需要完全的排序操作。比如使用partial_sort来选择前n个最好的商品送给n个最重要的客户，或者当只需要将最好的20个商品送给最重要的20个客户，而不关心哪个商品送给哪位客户的时候选用nth_element。

vector<int> ivec{2,5,10,23,12,56,34,100};

std::partial_sort(ivec.begin(), ivec.begin()+4, ivec.end(), greater<int>());
for(auto n : ivec){
    cout << n << endl
}

vector<int> ivec{2,5,10,23,12,56,34,100};

std::nth_element(ivec.begin(), ivec.begin()+3, ivec.end(), greater<int>());
for(auto n : ivec){
    cout << n << endl
}

remove算法后调用erase删除元素

我们需要知道，从容器中删除元素唯一的办法是调用容器的成员函数，几乎总是erase的某种形式。因此，remove并不知道它操作的元素所在的容器，所以remove不可能从容器中删除元素。那么remove究竟做了什么？

其实，remove移动了区间中的元素，其结果是，“不用背删除”的元素移到了区间的前部（保持原来的相对顺序）。返回的是一个迭代器指向最后一个“不用背删除”的元素之后的元素。这个返回值相当于该区间“新的逻辑结尾”。但是，需要注意的是，通常来说，当调用了remove以后，从区间中被删除的那些元素可能在也可能不在区间中，这是算法操作的附带结果。

所以，如果真想删除元素，那就必须在remove之后使用erase。要删除的元素的位置从“新的逻辑结尾”一直到原区间的结尾。比如:

vector<int> ivec;
...
v.erase(remove(v.begin(), v.end(), 99), v.end());

此外，remove并不是唯一一个适用于这种情形的算法，其他还有两个属于“remove类”的算法：remove_if和unique。

使用accumulate或者for_each进行区间统计

有时候，我们需要按照某种自定义的方式对区间进行统计处理。这个时候，必须自己定义统计方法。STL通过算法accumulate来提供。

accumulate有两种形式：第一种形式有两个迭代器和一个初始值，它返回该初始值加上由迭代器标识的区间中的值的总和。如下面的例子：

vector<int> ivec{1,2,3};

std::accumulate(ivec.begin(), ivec.end(), 0);

而另一种形式是accumulate带一个初始值和一个任意的统计函数。

vector<int> ivec{2,2,3};

std::accumulate(ivec.begin(), ivec.end(), 2, multiplies<int>());  //24

另一个可用来统计区间的算法时for_each，如图accumulate一样，for_each也带两个参数：一个是区间，另一个是函数（通常是函数对象）—对区间中的每个元素都要调用这个函数，但是，传给for_each的这个函数只接受一个实参（即当前的区间元素）；for_each执行完毕后会返回它的函数。

使用排序的区间作为参数的算法

有些算法既可以与排序的区间一起工作，也可以与未排序的区间一起工作，但是当它们作用在排序的区间上时，算法会更加有效。

首先，罗列出要求排序区间的STL算法:

binary_search, lower_bound, upper_bound, equal_range, set_union, set_intersection, set_difference, set_symmetric_difference, merge, inplace_merge, includes

还有一些算法并不一定要求排序的区间，但通常情况下会与排序区间一起使用。

unique, unique_copy

这其中，用于查找的算法binary_search, lower_bound, upper_bound, equal_range要求排序的区间，因为它们用二分法查找数据。

set_union, set_intersection, set_difference, set_symmetric_difference这四个算法提供了线性时间效率的集合操作。它们要求排序的区间，因为如果不满足，它们就无法在线性时间内完成工作。

merge和inplace_merge实际上实现了合并和排序的联合操作：它们读入两个排序的区间，然后合并成一个新的排序区间。如果源区间没有排过序，就不可能在线性时间内完成。

同样，includes也要求两个区间是排序的，承诺线性时间的效率。

而unique和unique_copy与上述讨论过的算法有所不同，它们即使对于未排序的区间也有很好的行为。以unique为例，unique用于删除区间中所有重复的元素，所以必须保证所有相等的元素都是连续存放的。因此，总是要确保传给unique的区间是排序的。

顺便提一下，unique使用了与remove类似的办法来删除区间中的元素，而并非真正意义上的删除。

以上所述就是小编给大家介绍的《使用STL算法时需注意的问题》，希望对大家有所帮助，如果大家有任何疑问请给我留言，小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对 码农网 的支持！

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