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C++ STL泛型算法之transform

news 来源：原创 2025/6/6 19:46:22

std::transform

是 C++ STL 中的一个算法，用于对一个或两个范围（区间）内的元素应用指定的操作，并将结果存储在输出范围中。它是泛型算法，可以用于 std::vector、std::string、std::array 等容器。

1. 一元运算

transform(Iterator inputBegin, Iterator inputEnd,Iterator OutputBegin, unary_operation);

Iterator inputBegin（输入起始迭代器）：要转换的元素起始位置
Iterator inputEnd（输入结束迭代器）：要转换的元素结束位置（不包含）
Iterator OutputBegin（输出起始迭代器）：转换后的结果存储的位置（可以与输入相同）
unary_operation（操作函数）：对每个元素应用的转换函数（可以是标准库函数、普通函数、Lambda 表达式或函数对象）

2. 二元运算

transform(Iterator inputBegin1, Iterator inputEnd1,Iterator inputBegin2, 
              Iterator OutputBegin, binary_operation);

Iterator inputBegin1（输入起始迭代器1）：要转换的元素起始位置1
Iterator inputEnd1（输入结束迭代器1）：要转换的元素结束位置（不包含）1
Iterator inputBegin2（输入起始迭代器2）：要转换的元素起始位置2
Iterator OutputBegin（输出起始迭代器）：转换后的结果存储的位置（可以与输入相同）
binary_operation（操作函数）：对每个元素应用的转换函数（可以是标准库函数、普通函数、Lambda 表达式或函数对象）

例1. 使用普通函数

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <string>

int main() {
    std::string str = "Hello, World!";
    std::transform(str.begin(), str.end(), str.begin(), ::tolower);
    std::cout << str << std::endl;  // 输出: hello, world!
    return 0;
}

例2. 使用Lambda 表达式

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<int> result(nums.size());  // 结果数组
    // 计算每个元素的平方
    std::transform(nums.begin(), nums.end(), result.begin(), [](int x) { return x * x; });
    for (int x : result) std::cout << x << " ";  // 输出: 1 4 9 16 25
    return 0;
}

例3. 使用普通函数

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

// 自定义函数，将数字翻倍
int doubleNum(int x) {
    return x * 2;
}

int main() {
    std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<int> result(nums.size());
    std::transform(nums.begin(), nums.end(), result.begin(), doubleNum);
    for (int x : result) std::cout << x << " ";  // 输出: 2 4 6 8 10
    return 0;
}

例4. 使用函数对象

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

// 自定义仿函数，计算立方
struct Cube {
    int operator()(int x) const {
        return x * x * x;
    }
};

int main() {
    std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<int> result(nums.size());
    std::transform(nums.begin(), nums.end(), result.begin(), Cube());
    for (int x : result) std::cout << x << " ";  // 输出: 1 8 27 64 125
    return 0;
}

例5. 双输入

对两个vector内的元素逐个进行操作，并存储到第三个vector中

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> a = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<int> b = {10, 20, 30, 40, 50};
    std::vector<int> result(a.size());
    // 逐个元素相加
    std::transform(a.begin(), a.end(), b.begin(), result.begin(), [](int x, int y) { return x + y; });
    for (int x : result) std::cout << x << " ";  // 输出: 11 22 33 44 55
    return 0;
}

3. transform 和 back_inserter

back_inserter(result) 让 result 通过 push_back() 自动扩展，而不需要预分配大小。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<int> result;
    std::transform(nums.begin(), nums.end(), std::back_inserter(result), [](int x) { return x * 2; });
    for (int x : result) std::cout << x << " ";  // 输出: 2 4 6 8 10
    return 0;
}

4. for_each 和 transform

选择 for_each 还是 transform，取决于是否需要修改数据

// std::for_each
std::for_each(vec.begin(), vec.end(), [](int &x) { x *= 2; });  // 修改原数据
// std::transform
std::transform(vec.begin(), vec.end(), newVec.begin(), [](int x) { return x * 2; });  // 生成新数据