chapter10 泛型算法
文章目录
- chapter10 泛型算法
- 练习
- 10.1 节练习
- 练习10.1
- 练习10.2
- 10.2.1 节练习
- 练习10.3
- 练习10.4
- 练习10.5
- 10.2.2 节练习
- 练习10.6
- 练习10.7
- 练习10.8
- 10.2.3 节练习
- 练习10.9
- 练习10.10
- 10.3.1 节练习
- 练习10.11
- 练习10.12
- 练习10.13
- 10.3.2 节练习
- 练习10.14
- 练习10.15
- 练习10.16
- 练习10.17
- 练习10.18
- 练习10.19
- 10.3.3 节练习
- 练习10.20
- 练习10.21
- 10.3.4 节练习
- 练习10.22
- 练习10.23
- 练习10.24
- 练习10.25
- 10.4.1 节练习
- 练习10.26
- 练习10.27
- 练习10.28
- 10.4.2 节练习
- 练习10.29
- 练习10.30
- 练习10.31
- 练习10.32
- 练习10.33
- 10.4.3 节练习
- 练习10.34
- 练习10.35
- 练习10.36
- 练习10.37
- 10.5.1 节练习
- 练习10.38
- 练习10.39
- 练习10.40
- 10.5.3 节练习
- 练习10.41
- 10.6 节练习
- 练习10.42
练习
10.1 节练习
练习10.1
- 头文件algorithm中定义了一个名为count的函数,它类似find,接受一对迭代器和一个值作为参数。count返回给定值在序列中出现的次数。编写程序,读取int序列存入vector中,打印有多少个元素的值等于给定值。
#include <algorithm>
int main() {
int i;
vector<int> vi;
while (cin >> i)
vi.push_back(i);
cout << count(vi.cbegin(), vi.cend(), 6);
}
练习10.2
- 重做上一题,但读取string序列存入 list 中。
#include <algorithm>
int main() {
string str;
list<string> lst;
while (cin >> str)
lst.push_back(str);
cout << count(lst.cbegin(), lst.cend(), "a");
}
10.2.1 节练习
练习10.3
- 用accumulate求一个vector中的元素之和。
#include <numeric>
int main(){
vector<int> vi = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
cout << accumulate(vi.cbegin(), vi.cend(), 0) << endl;
}
练习10.4
- 假定v是一个vector,那么调用 accumulate(v.cbegin(),v.cend(),0) 有何错误(如果存在的话)?
最终得到的结果将会由于每次将值添加到结果时,因double到int的隐式转换丢失精度。
练习10.5
- 在本节对名册(roster)调用equal 的例子中,如果两个名册中保存的都是C风格字符串而不是string,会发生什么?
正常运行并返回正确结果。
10.2.2 节练习
练习10.6
- 编写程序,使用fill_n将一个序列中的 int 值都设置为 0。
int main(){
vector<int> vi(10, 10);
fill_n(vi.begin(), vi.size(), 0);
for (int i : vi)
cout << i << endl;
}
练习10.7
- 下面程序是否有错误?如果有,请改正:
(a)
vector<int> vec; list<int> lst; int i;
while (cin >> i)
lst.push_back(i);
copy(lst.cbegin(), lst.cend(), vec.begin());
(b)
vector<int> vec;
vec.reserve(10);
fill_n(vec.begin(), 10, 0);
(a)有错。vec是空容器,无法向一个空容器去复制数据。
(b)有错。虽然为vec提供了内存空间,但此时vec仍是一个空容器,无法向空容器去写入元素,该语句的结果是未定义的。
练习10.8
- 本节提到过,标准库算法不会改变它们所操作的容器的大小。为什么使用back_inserter不会使这一断言失效?
对于标准库算法而言,它只会使用赋值算法将容器内的值改变。而当标准库算法使用back_inserter时,赋值运算符将变作调用push_back函数,而非原本的赋值函数。可见这一行为是因为使用了back_inserter才导致改变了容器的大小,对于标准库算法而言仅仅是调用了赋值算法而已,因此不会使这一断言失效。
10.2.3 节练习
练习10.9
- 实现你自己的elimDups。测试你的程序,分别在读取输入后、调用 unique后以及调用erase后打印vector的内容。
void eliminate_duplicates(vector<string> &v)
{
sort(v.begin(), v.end());
for (auto i : v)
cout << i << " ";
cout << endl;
auto end_unique = unique(v.begin(), v.end());
for (auto i : v)
cout << i << " ";
cout << endl;
v.erase(end_unique, v.end());
for (auto i : v)
cout << i << " ";
cout << endl;
}
int main()
{
vector<string> v = {"abc", "abc", "efg", "hij", "klmn", "opq", "xyz", "klmn"};
eliminate_duplicates(v);
return 0;
}
练习10.10
- 你认为算法不改变容器大小的原因是什么?
因为泛型函数使用的是迭代器,因此其本身就没有容器的概念。这也是为了通用性服务,不考虑容器本身,而通过迭代器来直接访问其中的元素。另外,由于迭代器容易因为元素的删除插入等原因失效,因此为了避免这种情况发生,会限制泛型函数进行增删的操作,避免出现迭代器失效的情况。
10.3.1 节练习
练习10.11
- 编写程序,使用stable_sort和isShorter将传递给你的elimDups版本的vector排序。打印vector的内容,验证你的程序的正确性。
void eliminate_duplicates(vector<string> &v)
{
sort(v.begin(), v.end());
auto end_unique = unique(v.begin(), v.end());
v.erase(end_unique, v.end());
}
bool isShorter(const string &s1, const string &s2) {
return s1.size() < s2.size();
}
int main()
{
vector<string> v = { "abc", "abc", "efg", "hij", "klmn", "opq", "xyz", "klmn" };
eliminate_duplicates(v);
stable_sort(v.begin(), v.end(), isShorter);
for (auto i : v)
cout << i << " ";
return 0;
}
练习10.12
- 编写名为compareIsbn的函数,比较两个 Sales_data 对象的isbn( ) 成员。使用这个函数排序一个保存 Sales_data 对象的 vector。
void compareIsbn(const Sales_data &S1, const Sales_data &S2){
return S1.isbn() < S2.isbn();
}
练习10.13
- 标准库定义了名为 partition 的算法,它接受一个谓词,对容器内容进行划分,使得谓词为true 的值会排在容器的前半部分,而使得谓词为 false 的值会排在后半部分。算法返回一个迭代器,指向最后一个使谓词为 true 的元素之后的位置。编写函数,接受一个 string,返回一个 bool 值,指出 string 是否有5个或更多字符。使用此函数划分 words。打印出长度大于等于5的元素。
bool morethan5(const string &str) {
return str.size() > 4;
}
int main() {
vector<string> v{ "1", "12", "123", "1234", "12345", "123456" };
for (const string &str : v) {
if (morethan5(str))
cout << str << endl;
}
}
10.3.2 节练习
练习10.14
- 编写一个 lambda ,接受两个int,返回它们的和。
int main() {
auto f = [](int i, int j) {return i + j; };
cout << f(1, 2) << endl;
}
练习10.15
- 编写一个 lambda ,捕获它所在函数的 int,并接受一个 int参数。lambda 应该返回捕获的 int 和 int 参数的和。
int main() {
int i = 5;
auto f = [i](int j) {return i + j; };
cout << f(5);
}
练习10.16
- 使用 lambda 编写你自己版本的 biggies。
略。
练习10.17
- 重写10.3.1节练习10.12(第345页)的程序,在对sort的调用中使用 lambda 来代替函数 compareIsbn。
sort(v.begin(), v.end(), [](const Sales_data &s1, const Sales_data &s2)
{return s1.isbn() < s2.isbn(); });
练习10.18
- 重写 biggies,用 partition 代替 find_if。我们在10.3.1节练习10.13(第345页)中介绍了 partition 算法。
void eliminate_duplicates(vector<string> &v)
{
sort(v.begin(), v.end());
auto end_unique = unique(v.begin(), v.end());
v.erase(end_unique, v.end());
}
void biggies(vector<string> &words, vector<string>::size_type sz) {
eliminate_duplicates(words);
stable_sort(words.begin(), words.end(), [](const string &a, const string &b) {return a.size() < b.size(); });
auto wz = partition(words.begin(), words.end(), [sz](const string &a) {return a.size() < sz; });
auto count = words.end() - wz;
for_each(wz, words.end(), [](const string &s) { cout << s << " "; });
}
int main() {
std::vector<std::string> v = { "a", "b", "bc", "abc", "1234", "12345", "123456" };
biggies(v, 4);
}
练习10.19
- 用 stable_partition 重写前一题的程序,与 stable_sort 类似,在划分后的序列中维持原有元素的顺序。
void eliminate_duplicates(vector<string> &v)
{
sort(v.begin(), v.end());
auto end_unique = unique(v.begin(), v.end());
v.erase(end_unique, v.end());
}
void biggies(vector<string> &words, vector<string>::size_type sz) {
eliminate_duplicates(words);
stable_sort(words.begin(), words.end(), [](const string &a, const string &b) {return a.size() < b.size(); });
auto wz = stable_partition(words.begin(), words.end(), [sz](const string &a) {return a.size() >= sz; });
auto count = words.end() - wz;
for_each(wz, words.end(), [](const string &s) { cout << s << " "; });
}
int main() {
std::vector<std::string> v = { "13", "12", "123", "1234", "12345", "123456" };
biggies(v, 4);
}
10.3.3 节练习
练习10.20
- 标准库定义了一个名为 count_if 的算法。类似 find_if,此函数接受一对迭代器,表示一个输入范围,还接受一个谓词,会对输入范围中每个元素执行。count_if返回一个计数值,表示谓词有多少次为真。使用count_if重写我们程序中统计有多少单词长度超过6的部分。
void eliminate_duplicates(vector<string> &v)
{
sort(v.begin(), v.end());
auto end_unique = unique(v.begin(), v.end());
v.erase(end_unique, v.end());
}
int biggies(vector<string> &words, vector<string>::size_type sz) {
eliminate_duplicates(words);
auto count = count_if(words.begin(), words.end(), [sz](const string &a) {return a.size() >= sz; });
return count;
}
int main() {
std::vector<std::string> v = { "13", "12", "123", "1234", "12345", "123456" };
cout << biggies(v, 4);
}
练习10.21
- 编写一个lambda,捕获一个局部Int变量,并递减变量值,直至它变为0。一旦变量变为0,再调用lambda应该不再递减变量。lambda应该返回一个bool值,指出捕获 的变量是否为0。
int main() {
int i = 10;
auto f = [&i]() {if (i == 0) return true; else { while (i != 0) --i; return false; }};
cout << f() << " " << i << endl;
cout << f() << " " << i << endl;
}
10.3.4 节练习
练习10.22
- 重写统计长度小于等于6的单词数量的程序,使用函数代替 lambda。
void eliminate_duplicates(vector<string> &v)
{
sort(v.begin(), v.end());
auto end_unique = unique(v.begin(), v.end());
v.erase(end_unique, v.end());
}
bool check_size(const string &str, string::size_type sz) {
return str.size() >= sz;
}
int biggies(vector<string> &words, vector<string>::size_type sz) {
eliminate_duplicates(words);
auto count = count_if(words.begin(), words.end(), bind(check_size, _1, sz));
return count;
}
int main() {
std::vector<std::string> v = { "13", "12", "123", "1234", "12345", "123456" };
cout << biggies(v, 4);
}
练习10.23
- bind 接受几个参数?
bind函数接收一个函数,并接收一个参数列表,其中参数列表的数量没有限制。
练习10.24
- 给定一个string,使用 bind 和 check_size 在一个 int 的vector 中查找第一个大于string长度的值。
bool check_size(const string &str, string::size_type sz) {
return str.size() < sz;
}
int main(){
string str = "hello";
vector<int> vi = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
find_if(vi.begin(), vi.end(), bind(check_size, str, _1));
}
练习10.25
- 在10.3.2节(第349页)的练习中,编写了一个使用partition 的biggies版本。使用 check_size 和 bind 重写此函数。
void eliminate_duplicates(vector<string> &v)
{
sort(v.begin(), v.end());
auto end_unique = unique(v.begin(), v.end());
v.erase(end_unique, v.end());
}
bool check_size(const string &str, string::size_type sz) {
return str.size() < sz;
}
void biggies(vector<string> &words, vector<string>::size_type sz) {
eliminate_duplicates(words);
stable_sort(words.begin(), words.end(), [](const string &a, const string &b) {return a.size() < b.size(); });
auto wz = partition(words.begin(), words.end(), bind(check_size, _1, sz));
auto count = words.end() - wz;
for_each(wz, words.end(), [](const string &s) { cout << s << " "; });
}
int main() {
std::vector<std::string> v = { "a", "b", "bc", "abc", "1234", "12345", "123456" };
biggies(v, 4);
}
10.4.1 节练习
练习10.26
- 解释三种插入迭代器的不同之处。
back_inserter 创建一个使用push_back的迭代器,将元素插入的容器末尾。接收被插入元素一个参数。
front_inserter 创建一个使用push_front的迭代器,将元素插入到容器头部。接收被插入元素一个参数。
inserter 创建一个使用insert的迭代器,将元素插入到指定位置。接收被插入元素和目标位置两个参数。
练习10.27
- 除了 unique(参见10.2.3节,第343页) 之外,标准库还定义了名为 unique_copy 的函数,它接受第三个迭代器,表示拷贝不重复元素的目的位置。编写一个程序,使用 unique_copy将一个vector中不重复的元素拷贝到一个初始化为空的list中。
int main() {
vector<int> v1 = { 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5 };
vector<int> v2;
unique_copy(v1.begin(), v1.end(), back_inserter(v2));
for (int i : v2)
cout << i << endl;
}
练习10.28
- 一个vector 中保存 1 到 9,将其拷贝到三个其他容器中。分别使用inserter、back_inserter 和 front_inserter 将元素添加到三个容器中。对每种 inserter,估计输出序列是怎样的,运行程序验证你的估计是否正确。
int main() {
vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
list<int> lst1;
list<int> lst2;
list<int> lst3;
copy(v1.begin(), v1.end(), inserter(lst1, lst1.begin()));
for (int i : lst1) //{1,2,3,4,5,6,7,8,9}
cout << i;
cout << endl;
copy(v1.begin(), v1.end(), back_inserter(lst2));
for (int i : lst2) //{1,2,3,4,5,6,7,8,9}
cout << i;
cout << endl;
copy(v1.begin(), v1.end(), front_inserter(lst3));
for (int i : lst3) //{9,8,7,6,5,4,3,2,1}
cout << i;
}
10.4.2 节练习
练习10.29
- 编写程序,使用流迭代器读取一个文本文件,存入一个vector中的string里。
int main(){
string str = "file_name";
ifstream input(stf);
istream_iterator<string> iter(input), eof;
vector<string> v(iter(input), eof);
ostream_iterator<string> iter_out(cout, "\n");
copy(v.begin(), v.end(), iter_out);
cout << endl;
}
练习10.30
- 使用流迭代器、sort 和 copy 从标准输入读取一个整数序列,将其排序,并将结果写到标准输出。
int main() {
istream_iterator<int> in(cin), eof;
vector<int> v(in, eof);
sort(v.begin(), v.end());
ostream_iterator<int> out(cout, "\n");
copy(v.begin(), v.end(), out);
cout << endl;
}
练习10.31
- 修改前一题的程序,使其只打印不重复的元素。你的程序应该使用 unique_copy(参见10.4.1节,第359页)。
int main() {
istream_iterator<int> in(cin), eof;
vector<int> v(in, eof);
sort(v.begin(), v.end());
ostream_iterator<int> out(cout, "\n");
unique_copy(v.begin(), v.end(), out);
cout << endl;
}
练习10.32
- 重写1.6节(第21页)中的书店程序,使用一个vector保存交易记录,使用不同算法完成处理。使用 sort 和10.3.1节(第345页)中的 compareIsbn 函数来排序交易记录,然后使用 find 和 accumulate 求和。
练习10.33
- 编写程序,接受三个参数:一个输入文件和两个输出文件的文件名。输入文件保存的应该是整数。使用 istream_iterator 读取输入文件。使用 ostream_iterator 将奇数写入第一个输入文件,每个值后面都跟一个空格。将偶数写入第二个输出文件,每个值都独占一行。
void func(const string& input_filename, const string& output_filename1, const string& output_filename2){
ifstream in(input_filename);
istream_iterator<int> iter_in(in), eof;
ostream_iterator<int> iter_out1(ofstream(output_filename1), " "), ite_out2(ofsteam(out_filename2), "\n");
while(iter_in != eof){
if (i&1 == 1)
*iter_out1++ = i;
else
*iter_out2++ = i;
++iter_in;
}
}
10.4.3 节练习
练习10.34
- 使用 reverse_iterator 逆序打印一个vector。
int main() {
vector<int> v = { 1,2,3,4,5,6,7,8 };
for (auto riter = v.crbegin(); riter != v.crend(); ++riter)
cout << *riter << endl;
}
练习10.35
- 使用普通迭代器逆序打印一个vector。
int main() {
vector<int> v = { 1,2,3,4,5,6,7,8 };
for (auto iter = v.cend() - 1; iter >= v.cbegin(); --iter) {
cout << *iter << endl;
if (iter == v.cbegin())
break;
}
}
练习10.36
- 使用 find 在一个 int 的list 中查找最后一个值为0的元素。
int main() {
list<int> lst = { 1,0,1,0,1,0,1 };
auto index = find(lst.crbegin(), lst.crend(), 0);
cout << "last zero: " << *index << endl;
}
练习10.37
- 给定一个包含10 个元素的vector,将位置3到7之间的元素按逆序拷贝到一个list中。
int main() {
vector<int> vi = { 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
list<int> lst;
copy(vi.crbegin() + 2, vi.crend() - 3, back_inserter(lst));
for (int i : lst)
cout << i << endl;
}
10.5.1 节练习
练习10.38
- 列出5个迭代器类别,以及每类迭代器所支持的操作。
输入迭代器(input iterator): iter1==iter2 、iter1!=iter2 、 iter++、 *iter 、 iter->xx
输出迭代器(output iterator): ++iter、 *iter
前向迭代器(forward iterator): iter1==iter2 、iter1!=iter2 、 iter++、 *iter 、 iter->xx
双向迭代器(bidirectional iterator): iter1==iter2 、iter1!=iter2 、 iter++、 iter-- 、*iter 、 iter->xx
随机访问迭代器(random-access iterator):iter1==iter2 、iter1!=iter2、iter++、iter-- 、*iter 、 iter->xx 、 iter1(< 、 <= 、 > 、 >=)iter2、 iter(+、+=、-、-=)i 、iter1-iter2、iter[n]
练习10.39
- list 上的迭代器属于哪类?vector呢?
list:前向迭代器。vector:随机访问迭代器。
练习10.40
- 你认为 copy 要求哪类迭代器?reverse 和 unique 呢?
copy:前两个为输入,后一个为输出。
reverse:双向迭代器。
unique:前向迭代器。
10.5.3 节练习
练习10.41
- 仅根据算法和参数的名字,描述下面每个标准库算法执行什么操作:
replace(beg, end, old_val, new_val);
将beg
至end
范围内所有值为old_val
的元素替换为new_val
。
replace_if(beg, end, pred, new_val);
将beg
至end
范围内所有通过谓词pred
判定为真的元素替换为new_val
。
replace_copy(beg, end, dest, old_val, new_val);
将beg
至end
范围内所有值为old_val
的元素替换为new_val
的结果复制到dest迭代器及其后续部分。不改变原容器内的值。
replace_copy_if(beg, end, dest, pred, new_val);
将beg
至end
范围内所有通过谓词pred
判定为真的元素替换为new_val
的结果复制到dest迭代器及其后续部分。不改变原容器内的值。
10.6 节练习
练习10.42
- 使用 list 代替 vector 重新实现10.2.3节中的去除重复单词的程序。
void elimDups(list<string> &words){
sort(words.begin(), words.end());
list.unique();
}
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