C++ 中的reduce函数使用指南

本文与reduce函数学习的知识深度很浅，主要是记录一下使用reduce来简化代码，高效解题。

参考资料：
https://cppreference.cn/w/cpp/algorithm/reduce

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1. reduce 函数概述

reduce 函数类似于 accumulate，但它允许更灵活的并行化和元素分组。头文件是 <numeric> 。

函数原型中的几种重载形式：

#include <numeric>
#include <iostream>

// 没有初始值
template< class InputIt >
typename std::iterator_traits<InputIt>::value_type
reduce( InputIt first, InputIt last );

// 有初始值
template< class InputIt, class T >
T reduce( InputIt first, InputIt last, T init );

// 自定义操作
template< class InputIt, class T, class BinaryOp >
T reduce( InputIt first, InputIt last, T init, BinaryOp op );

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2. 简单案例

简单求和

#include <iostream>
#include <vector>
#include <numeric>
int main() {
    vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    int sum = reduce(numbers.begin(), numbers.end());
    cout << "Sum : " << sum << endl;
    return 0;
}

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自定义操作

reduce 函数还可以使用自定义的二元操作函数。下面计算数组中所有元素的乘积：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <numeric>
int main() {
    vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    int ret= reduce(numbers.begin(), numbers.end(), 1, [](int a, int b) {
        return a * b;
    });
    cout << "ret: " << ret<< endl;
    return 0;
}

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并行化

从 C++17 开始，reduce 支持并行化执行，加速计算。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <numeric>
#include <execution>
int main() {
    vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    // 使用并行策略
    int sum = reduce(std::execution::par, numbers.begin(), numbers.end());
    cout << "Sum (parallel): " << sum << endl;
    return 0;
}

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3. 简单练习

使用 reduce 函数计算以所有元素的平方和：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <numeric>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    int sum_of_squares = reduce(numbers.begin(), numbers.end(), 0, [](int a, int b) {
        return a + b * b;
    });
    std::cout << "Sum of squares: " << sum_of_squares << std::endl;
    return 0;
}

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使用 reduce 函数和并行策略计算以下数组中所有元素的最大值：

std::vector<int> numbers = {1, 3, 91, 12, 4};

#include <iostream>
#include <vector>
#include <numeric>
#include <execution>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {10, 20, 30, 40, 50};
    int max_value = reduce(std::execution::par, numbers.begin(), numbers.end(), numbers[0], [](int a, int b) {
        return a > b ? a : b;
    });
    std::cout << "Maximum value: " << max_value << std::endl;
    return 0;
}