1. algorithms (算法)
提供作用于容器上的泛型算法。头文件: <algorithm>, <numeric>。
1.1 非修改式序列操作
all_of(InputIterator first, InputIterator last, Predicate pred)
检查范围内的所有元素是否都满足谓词条件。
- 输入:
first,last— 迭代器范围;pred— 一元谓词 - 输出:
bool— 全部满足返回 true，否则 false
any_of(InputIterator first, InputIterator last, Predicate pred)
检查范围内是否存在至少一个元素满足谓词条件。
- 输入:
first,last— 迭代器范围;pred— 一元谓词 - 输出:
bool— 存在满足的元素返回 true
none_of(InputIterator first, InputIterator last, Predicate pred)
检查范围内是否没有任何元素满足谓词条件。
- 输入:
first,last— 迭代器范围;pred— 一元谓词 - 输出:
bool— 全部不满足返回 true
for_each(InputIterator first, InputIterator last, Function f)
对范围内的每个元素应用函数 f。
- 输入:
first,last— 迭代器范围;f— 可调用对象 - 输出:
Function— 返回 f 的副本 - 注意: f 按值传递，返回的是副本
find(InputIterator first, InputIterator last, const T& value)
在范围内查找第一个等于 value 的元素。
- 输入:
first,last— 迭代器范围;value— 要查找的值 - 输出:
InputIterator— 找到的元素的迭代器，未找到返回 last
find_if(InputIterator first, InputIterator last, Predicate pred)
在范围内查找第一个满足谓词 pred 的元素。
- 输入:
first,last— 迭代器范围;pred— 一元谓词 - 输出:
InputIterator— 找到的元素的迭代器，未找到返回 last
find_if_not(InputIterator first, InputIterator last, Predicate pred)
在范围内查找第一个不满足谓词 pred 的元素。
- 输入:
first,last— 迭代器范围;pred— 一元谓词 - 输出:
InputIterator— 找到的元素的迭代器，未找到返回 last - 注意: C++11 引入
find_end(ForwardIterator1 first1, ForwardIterator1 last1, ForwardIterator2 first2, ForwardIterator2 last2)
在范围内查找子序列 [first2, last2) 最后一次出现的位置。
- 输入: 两个前向迭代器范围
- 输出:
ForwardIterator1— 子序列最后一次出现的起始位置
find_first_of(ForwardIterator1 first1, ForwardIterator1 last1, ForwardIterator2 first2, ForwardIterator2 last2)
在范围内查找第一个出现在另一范围中的元素。
- 输入: 两个前向迭代器范围
- 输出:
ForwardIterator1— 第一个匹配元素的位置
adjacent_find(ForwardIterator first, ForwardIterator last)
查找第一对相邻的相等元素。
- 输入:
first,last— 前向迭代器范围 - 输出:
ForwardIterator— 第一对相等元素中第一个的位置
count(InputIterator first, InputIterator last, const T& value)
统计范围内等于 value 的元素个数。
- 输入:
first,last— 迭代器范围;value— 要统计的值 - 输出:
difference_type— 匹配元素的数量
count_if(InputIterator first, InputIterator last, Predicate pred)
统计范围内满足谓词的元素个数。
- 输入:
first,last— 迭代器范围;pred— 一元谓词 - 输出:
difference_type— 满足条件的元素数量
mismatch(InputIterator1 first1, InputIterator1 last1, InputIterator2 first2)
查找两个范围中第一个不匹配的元素对。
- 输入: 两个输入迭代器范围
- 输出:
pair<InputIterator1, InputIterator2>— 不匹配的元素对 - 注意: C++14 起支持四迭代器重载
equal(InputIterator1 first1, InputIterator1 last1, InputIterator2 first2)
比较两个范围是否相等。
- 输入: 两个输入迭代器范围
- 输出:
bool— 相等返回 true - 注意: C++14 起支持四迭代器重载
is_permutation(ForwardIterator1 first1, ForwardIterator1 last1, ForwardIterator2 first2)
检查一个范围是否是另一个范围的排列。
- 输入: 两个前向迭代器范围
- 输出:
bool— 是排列返回 true - 注意: C++11 引入
search(ForwardIterator1 first1, ForwardIterator1 last1, ForwardIterator2 first2, ForwardIterator2 last2)
在范围内查找子序列第一次出现的位置。
- 输入: 两个前向迭代器范围
- 输出:
ForwardIterator1— 子序列第一次出现的起始位置
search_n(ForwardIterator first, ForwardIterator last, Size count, const T& value)
查找 value 连续出现 count 次的子序列。
- 输入:
first,last— 范围;count— 连续次数;value— 值 - 输出:
ForwardIterator— 子序列起始位置
lexicographical_compare(InputIterator1 first1, InputIterator1 last1, InputIterator2 first2, InputIterator2 last2)
按字典序比较两个范围。
- 输入: 两个输入迭代器范围
- 输出:
bool— 第一个范围字典序小于第二个返回 true
1.2 修改式序列操作
copy(InputIterator first, InputIterator last, OutputIterator result)
将范围内的元素复制到以 result 开始的目标范围。
- 输入:
first,last— 源范围;result— 目标起始迭代器 - 输出:
OutputIterator— 目标范围末尾之后的迭代器 - 注意: 源和目标不能重叠
copy_if(InputIterator first, InputIterator last, OutputIterator result, Predicate pred)
复制满足谓词条件的元素到目标范围。
- 输入:
first,last— 源范围;result— 目标起始;pred— 谓词 - 输出:
OutputIterator— 目标范围末尾之后的迭代器 - 注意: C++11 引入
copy_n(InputIterator first, Size n, OutputIterator result)
复制 n 个元素到目标范围。
- 输入:
first— 源起始;n— 数量;result— 目标起始 - 输出:
OutputIterator— 目标范围末尾之后的迭代器 - 注意: C++11 引入
copy_backward(BidirectionalIterator1 first, BidirectionalIterator1 last, BidirectionalIterator2 result)
从后向前复制元素到目标范围。
- 输入:
first,last— 源范围;result— 目标末尾迭代器 - 输出:
BidirectionalIterator2— 目标范围起始之前的迭代器 - 注意: 源和目标可以重叠，result 必须在范围外
move(InputIterator first, InputIterator last, OutputIterator result)
将范围内的元素移动（而非复制）到目标范围。
- 输入:
first,last— 源范围;result— 目标起始 - 输出:
OutputIterator— 目标范围末尾之后的迭代器 - 注意: 源元素处于有效但不确定状态; C++11 引入
move_backward(BidirectionalIterator1 first, BidirectionalIterator1 last, BidirectionalIterator2 result)
从后向前移动元素到目标范围。
- 输入:
first,last— 源范围;result— 目标末尾 - 输出:
BidirectionalIterator2— 目标范围起始之前的迭代器 - 注意: 源元素处于有效但不确定状态; C++11 引入
swap_ranges(ForwardIterator1 first1, ForwardIterator1 last1, ForwardIterator2 first2)
交换两个范围内的元素。
- 输入:
first1,last1— 第一个范围;first2— 第二个范围起始 - 输出:
ForwardIterator2— 第二个范围末尾之后的迭代器 - 注意: 两个范围不能重叠
iter_swap(ForwardIterator1 a, ForwardIterator2 b)
交换两个迭代器指向的元素。
- 输入:
a,b— 两个前向迭代器 - 输出:
void
transform(InputIterator first, InputIterator last, OutputIterator result, UnaryOperation op)
对范围内每个元素应用一元操作，结果写入目标范围。
- 输入:
first,last— 源范围;result— 目标起始;op— 一元操作 - 输出:
OutputIterator— 目标范围末尾之后的迭代器 - 注意: 有二元操作重载
replace(ForwardIterator first, ForwardIterator last, const T& old_value, const T& new_value)
将范围内所有 old_value 替换为 new_value。
- 输入:
first,last— 范围;old_value— 旧值;new_value— 新值 - 输出:
void
replace_if(ForwardIterator first, ForwardIterator last, Predicate pred, const T& new_value)
将范围内满足谓词的元素替换为 new_value。
- 输入:
first,last— 范围;pred— 谓词;new_value— 新值 - 输出:
void
replace_copy(InputIterator first, InputIterator last, OutputIterator result, const T& old_value, const T& new_value)
复制范围到目标，将 old_value 替换为 new_value。
- 输入:
first,last— 源范围;result— 目标起始; 新旧值 - 输出:
OutputIterator— 目标范围末尾之后的迭代器
fill(ForwardIterator first, ForwardIterator last, const T& value)
将范围内的所有元素赋值为 value。
- 输入:
first,last— 范围;value— 填充值 - 输出:
void
fill_n(OutputIterator first, Size n, const T& value)
将 n 个元素赋值为 value。
- 输入:
first— 起始迭代器;n— 数量;value— 填充值 - 输出:
OutputIterator— 末尾之后的迭代器
generate(ForwardIterator first, ForwardIterator last, Generator gen)
用生成器 gen 的结果填充范围。
- 输入:
first,last— 范围;gen— 无参可调用对象 - 输出:
void
generate_n(OutputIterator first, Size n, Generator gen)
用生成器 gen 的结果填充 n 个元素。
- 输入:
first— 起始迭代器;n— 数量;gen— 无参可调用对象 - 输出:
OutputIterator— 末尾之后的迭代器
remove(ForwardIterator first, ForwardIterator last, const T& value)
移除（逻辑删除）范围内等于 value 的元素。
- 输入:
first,last— 范围;value— 要移除的值 - 输出:
ForwardIterator— 新逻辑范围的末尾 - 注意: 实际不删除元素，返回新末尾后需用 erase-remove 惯用法
remove_if(ForwardIterator first, ForwardIterator last, Predicate pred)
移除（逻辑删除）范围内满足谓词的元素。
- 输入:
first,last— 范围;pred— 谓词 - 输出:
ForwardIterator— 新逻辑范围的末尾 - 注意: 需配合容器 erase 使用
remove_copy(InputIterator first, InputIterator last, OutputIterator result, const T& value)
复制范围中不等于 value 的元素到目标。
- 输入:
first,last— 源范围;result— 目标起始;value— 要排除的值 - 输出:
OutputIterator— 目标范围末尾之后的迭代器
unique(ForwardIterator first, ForwardIterator last)
移除相邻的重复元素（只保留第一个）。
- 输入:
first,last— 范围 - 输出:
ForwardIterator— 新逻辑范围的末尾 - 注意: 只移除相邻重复，通常需要先排序
unique_copy(InputIterator first, InputIterator last, OutputIterator result)
复制范围，只保留非相邻重复的元素。
- 输入:
first,last— 源范围;result— 目标起始 - 输出:
OutputIterator— 目标范围末尾之后的迭代器
reverse(BidirectionalIterator first, BidirectionalIterator last)
反转范围内元素的顺序。
- 输入:
first,last— 双向迭代器范围 - 输出:
void
reverse_copy(BidirectionalIterator first, BidirectionalIterator last, OutputIterator result)
反向复制范围到目标。
- 输入:
first,last— 源范围;result— 目标起始 - 输出:
OutputIterator— 目标范围末尾之后的迭代器
rotate(ForwardIterator first, ForwardIterator middle, ForwardIterator last)
循环左移范围，使 middle 成为首元素。
- 输入:
first,middle,last— 前向迭代器，middle 指向新首元素 - 输出:
ForwardIterator— 旋转后原先 first 元素的新位置
rotate_copy(ForwardIterator first, ForwardIterator middle, ForwardIterator last, OutputIterator result)
循环左移复制到目标范围。
- 输入:
first,middle,last— 源范围;result— 目标起始 - 输出:
OutputIterator— 目标范围末尾之后的迭代器
shuffle(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last, UniformRandomNumberGenerator&& g)
随机打乱范围内元素的顺序。
- 输入:
first,last— 随机访问迭代器范围;g— 随机数生成器 - 输出:
void - 注意: C++11 引入，替代已弃用的 random_shuffle
1.3 分区操作
is_partitioned(InputIterator first, InputIterator last, Predicate pred)
检查范围是否已按谓词分区（满足谓词的元素都在不满足的前面）。
- 输入:
first,last— 范围;pred— 谓词 - 输出:
bool— 已分区返回 true - 注意: C++11 引入
partition(ForwardIterator first, ForwardIterator last, Predicate pred)
将范围按谓词分区，满足谓词的元素移到前面。
- 输入:
first,last— 范围;pred— 谓词 - 输出:
ForwardIterator— 不满足谓词部分的第一个元素位置 - 注意: 不保持相等元素的相对顺序
partition_copy(InputIterator first, InputIterator last, OutputIterator1 out_true, OutputIterator2 out_false, Predicate pred)
将范围复制到两个目标，满足谓词的到一个，不满足的到另一个。
- 输入:
first,last— 源范围;out_true,out_false— 两个目标;pred— 谓词 - 输出:
pair<OutputIterator1, OutputIterator2>— 两个目标的新末尾 - 注意: C++11 引入
stable_partition(ForwardIterator first, ForwardIterator last, Predicate pred)
稳定分区，保持相等元素的相对顺序。
- 输入:
first,last— 范围;pred— 谓词 - 输出:
ForwardIterator— 不满足谓词部分的第一个元素位置 - 注意: 可能分配额外内存
partition_point(ForwardIterator first, ForwardIterator last, Predicate pred)
在已分区范围中查找分区点（第一个不满足谓词的元素）。
- 输入:
first,last— 已分区范围;pred— 谓词 - 输出:
ForwardIterator— 第一个不满足谓词的元素位置 - 注意: C++11 引入
1.4 排序操作
sort(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last)
对范围进行排序（升序，不稳定）。
- 输入:
first,last— 随机访问迭代器范围 - 输出:
void - 注意: 平均复杂度 O(N log N)，最坏 O(N log N)
stable_sort(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last)
对范围进行稳定排序。
- 输入:
first,last— 随机访问迭代器范围 - 输出:
void - 注意: 保持相等元素的相对顺序; 可能分配额外内存
partial_sort(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator middle, RandomAccessIterator last)
部分排序，使 [first, middle) 为有序的最小元素。
- 输入:
first,middle,last— 随机访问迭代器 - 输出:
void - 注意: [first, middle) 有序，但不一定是最终位置
partial_sort_copy(InputIterator first, InputIterator last, RandomAccessIterator result_first, RandomAccessIterator result_last)
排序并复制到结果范围。
- 输入:
first,last— 源范围;result_first,result_last— 目标范围 - 输出:
RandomAccessIterator— 结果范围中有序部分的末尾
nth_element(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator nth, RandomAccessIterator last)
部分排序使 nth 位置元素为排序后应在的位置。
- 输入:
first,nth,last— 随机访问迭代器 - 输出:
void - 注意: nth 前的元素都小于等于它，后面的都大于等于它
is_sorted(ForwardIterator first, ForwardIterator last)
检查范围是否已排序。
- 输入:
first,last— 前向迭代器范围 - 输出:
bool— 已排序返回 true - 注意: C++11 引入
is_sorted_until(ForwardIterator first, ForwardIterator last)
查找已排序子范围的末尾。
- 输入:
first,last— 前向迭代器范围 - 输出:
ForwardIterator— 已排序部分的最后一个元素之后 - 注意: C++11 引入
1.5 二分搜索操作
lower_bound(ForwardIterator first, ForwardIterator last, const T& value)
查找不小于 value 的第一个元素位置（下界）。
- 输入:
first,last— 已排序范围;value— 查找值 - 输出:
ForwardIterator— 第一个 >= value 的元素位置 - 注意: 要求范围已排序
upper_bound(ForwardIterator first, ForwardIterator last, const T& value)
查找大于 value 的第一个元素位置（上界）。
- 输入:
first,last— 已排序范围;value— 查找值 - 输出:
ForwardIterator— 第一个 > value 的元素位置 - 注意: 要求范围已排序
equal_range(ForwardIterator first, ForwardIterator last, const T& value)
查找等于 value 的元素范围。
- 输入:
first,last— 已排序范围;value— 查找值 - 输出:
pair<ForwardIterator, ForwardIterator>— 等于 value 的范围 - 注意: 返回 [lower_bound, upper_bound)
binary_search(ForwardIterator first, ForwardIterator last, const T& value)
检查已排序范围中是否存在 value。
- 输入:
first,last— 已排序范围;value— 查找值 - 输出:
bool— 存在返回 true - 注意: 要求范围已排序
1.6 集合操作
merge(InputIterator1 first1, InputIterator1 last1, InputIterator2 first2, InputIterator2 last2, OutputIterator result)
合并两个已排序范围到目标范围。
- 输入: 两个已排序源范围;
result— 目标起始 - 输出:
OutputIterator— 目标范围末尾之后的迭代器 - 注意: 源范围必须已排序
inplace_merge(BidirectionalIterator first, BidirectionalIterator middle, BidirectionalIterator last)
原地合并两个相邻的已排序子范围。
- 输入:
first,middle,last— 双向迭代器，[first,middle) 和 [middle,last) 已排序 - 输出:
void - 注意: 可能分配额外内存
includes(InputIterator1 first1, InputIterator1 last1, InputIterator2 first2, InputIterator2 last2)
检查一个已排序范围是否包含另一个已排序范围的所有元素。
- 输入: 两个已排序范围
- 输出:
bool— 包含返回 true - 注意: 要求范围已排序
set_union(InputIterator1 first1, InputIterator1 last1, InputIterator2 first2, InputIterator2 last2, OutputIterator result)
计算两个已排序范围的并集。
- 输入: 两个已排序源范围;
result— 目标起始 - 输出:
OutputIterator— 目标范围末尾之后的迭代器 - 注意: 输出范围大小最多为两个源范围大小之和
set_intersection(InputIterator1 first1, InputIterator1 last1, InputIterator2 first2, InputIterator2 last2, OutputIterator result)
计算两个已排序范围的交集。
- 输入: 两个已排序源范围;
result— 目标起始 - 输出:
OutputIterator— 目标范围末尾之后的迭代器 - 注意: 只复制第一个范围中出现的元素
set_difference(InputIterator1 first1, InputIterator1 last1, InputIterator2 first2, InputIterator2 last2, OutputIterator result)
计算两个已排序范围的差集（在第一个中但不在第二个中）。
- 输入: 两个已排序源范围;
result— 目标起始 - 输出:
OutputIterator— 目标范围末尾之后的迭代器
set_symmetric_difference(InputIterator1 first1, InputIterator1 last1, InputIterator2 first2, InputIterator2 last2, OutputIterator result)
计算两个已排序范围的对称差集。
- 输入: 两个已排序源范围;
result— 目标起始 - 输出:
OutputIterator— 目标范围末尾之后的迭代器 - 注意: 输出只存在于其中一个范围的元素
1.7 堆操作
push_heap(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last)
将最后一个元素加入堆中（假设 [first, last-1) 已经是堆）。
- 输入:
first,last— 随机访问迭代器范围 - 输出:
void - 注意: 调用前需确保 [first, last-1) 是堆
pop_heap(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last)
将堆顶元素移到末尾，并调整剩余元素为堆。
- 输入:
first,last— 随机访问迭代器范围 - 输出:
void - 注意: 最大元素移到 *(last-1)，[first, last-1) 仍为堆
make_heap(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last)
将范围构造为堆。
- 输入:
first,last— 随机访问迭代器范围 - 输出:
void - 注意: 构建最大堆（默认）
sort_heap(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last)
将堆转换为有序范围（升序）。
- 输入:
first,last— 堆的随机访问迭代器范围 - 输出:
void - 注意: 调用后范围按升序排列，不再是堆
is_heap(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last)
检查范围是否是堆。
- 输入:
first,last— 随机访问迭代器范围 - 输出:
bool— 是堆返回 true - 注意: C++11 引入
is_heap_until(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last)
查找范围中仍满足堆条件的最大前缀的末尾。
- 输入:
first,last— 随机访问迭代器范围 - 输出:
RandomAccessIterator— 最大堆前缀的末尾 - 注意: C++11 引入
1.8 最小/最大值操作
min(const T& a, const T& b)
返回两个值中的较小者。
- 输入:
a,b— 两个同类型值 - 输出:
const T&— 较小值的引用 - 注意: C++14 起为 constexpr; 有 initializer_list 重载
max(const T& a, const T& b)
返回两个值中的较大者。
- 输入:
a,b— 两个同类型值 - 输出:
const T&— 较大值的引用 - 注意: C++14 起为 constexpr; 有 initializer_list 重载
minmax(const T& a, const T& b)
返回两个值中的最小值和最大值。
- 输入:
a,b— 两个同类型值 - 输出:
pair<const T&, const T&>— (min, max) - 注意: C++11 引入; C++14 起为 constexpr; 有 initializer_list 重载
min_element(ForwardIterator first, ForwardIterator last)
查找范围内的最小元素。
- 输入:
first,last— 前向迭代器范围 - 输出:
ForwardIterator— 最小元素的位置 - 注意: C++14 起为 constexpr
max_element(ForwardIterator first, ForwardIterator last)
查找范围内的最大元素。
- 输入:
first,last— 前向迭代器范围 - 输出:
ForwardIterator— 最大元素的位置 - 注意: C++14 起为 constexpr
minmax_element(ForwardIterator first, ForwardIterator last)
同时查找范围内的最小和最大元素。
- 输入:
first,last— 前向迭代器范围 - 输出:
pair<ForwardIterator, ForwardIterator>— (min_pos, max_pos) - 注意: C++11 引入; C++14 起为 constexpr
1.9 排列操作
next_permutation(BidirectionalIterator first, BidirectionalIterator last)
生成当前范围的下一个字典序排列。
- 输入:
first,last— 双向迭代器范围 - 输出:
bool— 如果生成新的排列返回 true，否则返回 false（已是最后一个排列） - 注意: 初始范围应已排序以获得所有排列
prev_permutation(BidirectionalIterator first, BidirectionalIterator last)
生成当前范围的上一个字典序排列。
- 输入:
first,last— 双向迭代器范围 - 输出:
bool— 如果生成新的排列返回 true，否则返回 false
1.10 数值算法 (numeric)
头文件: <numeric>
accumulate(InputIterator first, InputIterator last, T init)
计算范围内元素的累加和（或累积结果）。
- 输入:
first,last— 范围;init— 初始值 - 输出:
T— 累积结果 - 注意: 默认操作为加法，可自定义二元操作
inner_product(InputIterator1 first1, InputIterator1 last1, InputIterator2 first2, T init)
计算两个范围的内积（点积）。
- 输入: 两个范围;
init— 初始值 - 输出:
T— 内积结果 - 注意: 默认先乘后加，可自定义两个操作
partial_sum(InputIterator first, InputIterator last, OutputIterator result)
计算部分和序列。
- 输入:
first,last— 源范围;result— 目标起始 - 输出:
OutputIterator— 目标范围末尾 - 注意: result[i] = init + *(first) + ... + *(first+i)
adjacent_difference(InputIterator first, InputIterator last, OutputIterator result)
计算相邻元素的差值序列。
- 输入:
first,last— 源范围;result— 目标起始 - 输出:
OutputIterator— 目标范围末尾 - 注意: result[0] = *first, result[i] = *(first+i) - *(first+i-1)
iota(ForwardIterator first, ForwardIterator last, T value)
用递增序列填充范围（从 value 开始，每次 +1）。
- 输入:
first,last— 范围;value— 起始值 - 输出:
void - 注意: C++11 引入; 要求类型支持前缀 ++