文章目录
- algorithm清单以及适用场景
- 1 算法介绍
- 1.1 分类
- 1.2 非修改序列算法
- 1.3 修改序列算法
- 1.4 排序与堆算法
- 1.5 集合操作算法（要求有序）
- 1.5 查找算法
- 1.6 二分查找算法（有序区间）
- 1.7 去重与分区算法
- 1.8 数值算法 `<numeric>`
- 2 适用场景
- 2.1 遍历与条件检查
- 2.2 修改容器内容（非排序）
- 2.3 排序、分区与堆处理
- 2.4 二分查找（有序容器）
- 2.5 集合操作（有序容器）
- 2.6 去重、分组与映射
- 2.7 数值运算 `<numeric>`
- 总结：使用 STL 算法的优势
algorithm清单以及适用场景
C++ 标准库 <algorithm> 中 STL 算法函数主要作用于迭代器区间 [first, last)，并对容器元素进行操作。
1 算法介绍
1.1 分类
- 非修改序列算法
- 修改序列算法
- 排序与堆算法
- 集合操作算法
- 查找算法
- 二分查找算法
- 去重与分区算法
- 数值算法
<numeric>
1.2 非修改序列算法
| 函数 | 说明 |
|---|
for_each | 对每个元素应用函数 |
count / count_if | 统计等于/满足条件的元素个数 |
find / find_if / find_if_not | 查找元素 |
mismatch | 找出第一个不匹配的元素对 |
equal | 判断两个区间是否相等 |
all_of / any_of / none_of | 判断所有/任一/无元素满足条件 |
1.3 修改序列算法
| 函数 | 说明 |
|---|
copy / copy_if | 拷贝元素 |
move | 移动元素 |
fill / fill_n | 用指定值填充区间 |
transform | 应用函数于每个元素 |
replace / replace_if / replace_copy | 替换元素 |
remove / remove_if / remove_copy | 删除元素（惰性） |
unique / unique_copy | 删除连续重复元素 |
reverse / reverse_copy | 反转区间 |
rotate / rotate_copy | 旋转元素 |
shuffle | 随机打乱 |
swap_ranges | 交换两个区间元素 |
partition / stable_partition | 分区（按条件拆分） |
1.4 排序与堆算法
| 函数 | 说明 |
|---|
sort / stable_sort | 快速排序 / 稳定排序 |
partial_sort / partial_sort_copy | 局部排序 |
nth_element | 找第 n 小的元素，部分排序 |
is_sorted / is_sorted_until | 判断是否已排序 |
make_heap / push_heap / pop_heap / sort_heap | 堆算法 |
is_heap / is_heap_until | 是否为堆 |
1.5 集合操作算法（要求有序）
| 函数 | 说明 |
|---|
merge | 合并两个有序区间 |
includes | 是否包含另一区间 |
set_union | 并集 |
set_intersection | 交集 |
set_difference | 差集 |
set_symmetric_difference | 对称差集 |
1.5 查找算法
| 函数 | 说明 |
|---|
find / find_if / find_if_not | 基础查找 |
search / search_n | 区间搜索（子序列） |
adjacent_find | 找相邻相等元素 |
max_element / min_element | 找最大/最小值 |
lexicographical_compare | 字典序比较 |
clamp | 限制值在范围内 |
1.6 二分查找算法（有序区间）
| 函数 | 说明 |
|---|
binary_search | 判断是否存在元素 |
lower_bound | 第一个 ≥ value 的位置 |
upper_bound | 第一个 > value 的位置 |
equal_range | 返回 [lower_bound, upper_bound) 对 |
1.7 去重与分区算法
| 函数 | 说明 |
|---|
unique | 删除连续重复值 |
partition | 按条件划分元素 |
stable_partition | 稳定版本分区 |
1.8 数值算法 <numeric>
虽然不在 <algorithm> 中，但常配套使用：
| 函数 | 说明 |
|---|
accumulate | 求和（或自定义函数） |
inner_product | 内积 |
partial_sum | 前缀和 |
adjacent_difference | 相邻差值 |
2 适用场景
<algorithm> 中的 STL 算法涵盖了绝大多数常见的数据处理操作 —— 排序、查找、修改、合并、去重等。
2.1 遍历与条件检查
- 遍历元素并做处理
- 检查是否满足某个条件
- 查找满足某条件的元素
| 函数 | 典型用途 |
|---|
for_each | 批量操作，例如打印元素 |
all_of / any_of / none_of | 验证所有/部分元素是否满足条件 |
find, find_if | 查找指定元素或满足条件的第一个元素 |
count, count_if | 统计元素个数（或满足条件） |
2.2 修改容器内容（非排序）
| 函数 | 典型用途 |
|---|
copy, copy_if | 拷贝部分元素到另一个容器 |
replace, replace_if | 替换满足条件的元素 |
remove, remove_if | 删除元素（注意配合 erase 使用） |
transform | 元素映射（如 map + lambda） |
fill, generate | 用指定值或函数填充容器 |
2.3 排序、分区与堆处理
- 排序列表或结构体
- 快速找中位数或前 K 大元素
- 使用堆进行优先队列处理
| 函数 | 典型用途 |
|---|
sort, stable_sort | 排序，结构体时配合 lambda |
nth_element | 找第 K 大（或小）元素（O(n)） |
is_sorted | 判断是否已排序 |
partition, stable_partition | 分离满足条件的元素 |
make_heap, pop_heap | 优先队列模拟，堆结构处理 |
2.4 二分查找（有序容器）
- 有序数组查找元素或插入位置
- 实现 lower_bound 行为
| 函数 | 典型用途 |
|---|
lower_bound | 第一个 ≥ value 的位置 |
upper_bound | 第一个 > value 的位置 |
equal_range | 返回一对边界迭代器 |
binary_search | 判断元素是否存在 |
特别适合：std::vector、std::array 上使用，要求 已排序
2.5 集合操作（有序容器）
- 处理交集、并集、差集等集合操作（如考试合格名单、权限集合等）
| 函数 | 典型用途 |
|---|
set_union, set_intersection | 合并或找交集 |
set_difference | A 中不在 B 中的元素 |
includes | 判断是否完全包含 |
📌 这些都要求参与操作的容器是有序的
2.6 去重、分组与映射
| 函数 | 典型用途 |
|---|
unique | 移除连续重复元素 |
adjacent_find | 查找相邻重复元素 |
group_by（C++23） | 分组逻辑（新特性） |
2.7 数值运算 <numeric>
| 函数 | 典型用途 |
|---|
accumulate | 累加求和 |
partial_sum | 构建前缀和数组 |
inner_product | 点积计算 |
adjacent_difference | 构建差分数组 |
总结：使用 STL 算法的优势
| 优点 | 说明 |
|---|
| ✅ 简洁 | 大多数操作 1 行搞定 |
| ✅ 高效 | 内部优化 + 编译器识别 |
| ✅ 安全 | 避免手写循环时的越界、逻辑错误 |
| ✅ 可读性好 | 和业务逻辑贴近，便于维护 |
