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2025/01/12 cpp学习日记

时间：2025-01-12 13:25:04浏览次数：1  
标签：std 12 初始值 nums int 元素 2025 01 include

学到的新知识

std::vector::resize

std::vector::resize 是 C++ 标准库中 std::vector 类的一个成员函数，用于调整向量的大小。它可以增加或减少向量中元素的数量，并根据需要初始化新元素或删除多余的元素。

函数原型

std::vector::resize 有两个重载版本：

  1. 调整大小并默认初始化新元素：

    void resize(size_type n);
    • n：新的向量大小。
    • 如果 n 大于当前大小，向量会扩展，新增的元素会被默认初始化（对于基本类型如 int，初始化为 0；对于类类型，调用默认构造函数）。
    • 如果 n 小于当前大小，向量会缩小，多余的元素会被删除。

  2. 调整大小并使用指定值初始化新元素：

    void resize(size_type n, const value_type& val);
    • n：新的向量大小。
    • val：用于初始化新元素的值。
    • 如果 n 大于当前大小，向量会扩展，新增的元素会被初始化为 val。
    • 如果 n 小于当前大小，向量会缩小，多余的元素会被删除。

使用示例

示例 1：调整大小并默认初始化

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3};

    // 将向量大小调整为 5，新增的元素默认初始化为 0
    vec.resize(5);

    for (int i : vec) {
        std::cout << i << " "; // 输出: 1 2 3 0 0
    }
    std::cout << std::endl;

    // 将向量大小调整为 2，多余的元素被删除
    vec.resize(2);

    for (int i : vec) {
        std::cout << i << " "; // 输出: 1 2
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

示例 2：调整大小并使用指定值初始化

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3};

    // 将向量大小调整为 5，新增的元素初始化为 10
    vec.resize(5, 10);

    for (int i : vec) {
        std::cout << i << " "; // 输出: 1 2 3 10 10
    }
    std::cout << std::endl;

    // 将向量大小调整为 2，多余的元素被删除
    vec.resize(2, 10); // 注意：第二个参数在这里没有作用，因为向量是缩小

    for (int i : vec) {
        std::cout << i << " "; // 输出: 1 2
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

注意事项

  1. 性能：

    • 如果 resize 增加向量的大小，可能会导致内存重新分配（如果当前容量不足）。
    • 如果 resize 减少向量的大小，不会释放内存（capacity 不变），只是逻辑上减少元素数量。

  2. 默认初始化：

    • 对于基本类型（如 int、double 等），默认初始化会将值设为 0。
    • 对于类类型，默认初始化会调用默认构造函数。

  3. 缩小向量：

    • 当 resize 缩小向量时，多余的元素会被销毁（调用析构函数），但向量的容量（capacity）不会改变。

  4. 与 reserve 的区别：

    • reserve 只分配内存，不改变向量的大小（size）。
    • resize 会改变向量的大小（size），并根据需要分配内存。

总结

std::vector::resize 是一个非常实用的函数，用于动态调整向量的大小。它可以根据需要扩展或缩小向量，并支持默认初始化或指定值初始化新元素。在实际开发中，合理使用 resize 可以避免手动管理内存的麻烦。

std::accumulate

std::accumulate 是 C++ 标准库 <numeric> 头文件中的一个算法函数，用于计算一个范围内元素的累加值（或自定义的累积操作）。它是处理数值计算时非常常用的工具。

函数原型

std::accumulate 有两个重载版本：

  1. 基本版本：

    template<class InputIt, class T>
T accumulate(InputIt first, InputIt last, T init);
    • first 和 last：定义了一个范围 [first, last)，表示要处理的元素。
    • init：初始值，累加的结果会从这个值开始。
    • 返回值：范围内所有元素的累加结果。

  2. 带自定义操作的版本：

    template<class InputIt, class T, class BinaryOperation>
T accumulate(InputIt first, InputIt last, T init, BinaryOperation op);
    • first 和 last：定义了一个范围 [first, last)，表示要处理的元素。
    • init：初始值。
    • op：一个二元操作函数（或函数对象），用于定义如何累积元素。
    • 返回值：范围内所有元素根据 op 操作累积的结果。

基本用法

示例 1：累加整数

#include <iostream>
#include <numeric> // 包含 accumulate
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 计算累加和，初始值为 0
    int sum = std::accumulate(nums.begin(), nums.end(), 0);

    std::cout << "Sum: " << sum << std::endl; // 输出: Sum: 15
    return 0;
}

示例 2：累加浮点数

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

int main() {
    std::vector<double> nums = {1.1, 2.2, 3.3, 4.4, 5.5};

    // 计算累加和，初始值为 0.0
    double sum = std::accumulate(nums.begin(), nums.end(), 0.0);

    std::cout << "Sum: " << sum << std::endl; // 输出: Sum: 16.5
    return 0;
}

自定义操作

std::accumulate 的第二个版本允许你自定义累积操作。你可以传递一个二元函数（或 lambda 表达式）来定义如何累积元素。

示例 3：累乘

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

int main() {
    std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 计算累乘积，初始值为 1
    int product = std::accumulate(nums.begin(), nums.end(), 1, [](int a, int b) {
        return a * b;
    });

    std::cout << "Product: " << product << std::endl; // 输出: Product: 120
    return 0;
}

示例 4：连接字符串

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

int main() {
    std::vector<std::string> words = {"Hello", " ", "World", "!"};

    // 连接字符串，初始值为空字符串
    std::string result = std::accumulate(words.begin(), words.end(), std::string(""));

    std::cout << "Concatenated: " << result << std::endl; // 输出: Concatenated: Hello World!
    return 0;
}

注意事项

  1. 初始值类型：

    • 初始值 init 的类型决定了 accumulate 的返回类型。例如，如果 init 是 int，则结果也是 int；如果 init 是 double，则结果是 double。
    • 如果初始值类型与元素类型不匹配，可能会导致意外的类型转换。

  2. 自定义操作：

    • 自定义操作函数 op 必须满足以下条件：
      • 接受两个参数：第一个是累积值，第二个是当前元素。
      • 返回一个新的累积值。

  3. 空范围：

    • 如果范围 [first, last) 为空，accumulate 会直接返回初始值 init。

  4. 性能：

    • accumulate 的时间复杂度是线性的，即 O(n)，其中 n 是范围内元素的数量。

总结

std::accumulate 是一个强大的工具，可以用于计算累加、累乘、字符串连接等操作。它的灵活性在于支持自定义操作，使得它可以适应各种累积计算的需求。在实际开发中，合理使用 accumulate 可以简化代码并提高可读性。

std::max_element

std::max_element 是 C++ 标准库 <algorithm> 头文件中的一个算法函数，用于查找范围内最大元素的迭代器。它可以用于数组、向量、列表等容器，支持自定义比较函数。

函数原型

std::max_element 有两个重载版本：

  1. 基本版本：

    template<class ForwardIt>
ForwardIt max_element(ForwardIt first, ForwardIt last);
    • first 和 last：定义了一个范围 [first, last)，表示要查找的元素。
    • 返回值：指向范围内最大元素的迭代器。如果范围为空，返回 last。

  2. 带自定义比较函数的版本：

    template<class ForwardIt, class Compare>
ForwardIt max_element(ForwardIt first, ForwardIt last, Compare comp);
    • first 和 last：定义了一个范围 [first, last)，表示要查找的元素。
    • comp：一个二元比较函数（或函数对象），用于定义如何比较元素。
    • 返回值：指向范围内最大元素的迭代器。如果范围为空，返回 last。

基本用法

示例 1：查找最大元素

#include <iostream>
#include <algorithm> // 包含 max_element
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> nums = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6};

    // 查找最大元素的迭代器
    auto max_it = std::max_element(nums.begin(), nums.end());

    if (max_it != nums.end()) {
        std::cout << "Max element: " << *max_it << std::endl; // 输出: Max element: 9
        std::cout << "Position: " << std::distance(nums.begin(), max_it) << std::endl; // 输出: Position: 5
    }
    return 0;
}

示例 2：查找最大元素（数组）

#include <iostream>
#include <algorithm>

int main() {
    int arr[] = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6};
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

    // 查找最大元素的指针
    int* max_ptr = std::max_element(arr, arr + n);

    if (max_ptr != arr + n) {
        std::cout << "Max element: " << *max_ptr << std::endl; // 输出: Max element: 9
        std::cout << "Position: " << std::distance(arr, max_ptr) << std::endl; // 输出: Position: 5
    }
    return 0;
}

自定义比较函数

std::max_element 的第二个版本允许你自定义比较函数，用于定义什么是“最大”。

示例 3：查找最长字符串

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

int main() {
    std::vector<std::string> words = {"apple", "banana", "cherry", "date"};

    // 查找最长的字符串
    auto max_it = std::max_element(words.begin(), words.end(), [](const std::string& a, const std::string& b) {
        return a.size() < b.size();
    });

    if (max_it != words.end()) {
        std::cout << "Longest word: " << *max_it << std::endl; // 输出: Longest word: banana
    }
    return 0;
}

示例 4：查找最大绝对值

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <cmath> // 包含 abs

int main() {
    std::vector<int> nums = {-3, 1, -4, 1, 5, -9, 2, 6};

    // 查找绝对值最大的元素
    auto max_it = std::max_element(nums.begin(), nums.end(), [](int a, int b) {
        return std::abs(a) < std::abs(b);
    });

    if (max_it != nums.end()) {
        std::cout << "Max absolute value: " << *max_it << std::endl; // 输出: Max absolute value: -9
    }
    return 0;
}

注意事项

  1. 返回值：

    • std::max_element 返回指向最大元素的迭代器。如果范围为空，返回 last。
    • 如果需要获取最大元素的值，可以通过解引用迭代器（如 *max_it）。

  2. 自定义比较函数：

    • 比较函数 comp 必须满足严格弱序（strict weak ordering）。
    • 比较函数的形式为 bool comp(const T& a, const T& b)，如果 a 小于 b，则返回 true。

  3. 性能：

    • std::max_element 的时间复杂度是线性的，即 O(n)，其中 n 是范围内元素的数量。

  4. 多个最大元素：

    • 如果范围内有多个最大元素，std::max_element 返回第一个最大元素的迭代器。

总结

std::max_element 是一个简单而强大的工具，用于查找范围内的最大元素。它支持自定义比较函数，可以灵活地适应各种查找需求。在实际开发中，合理使用 max_element 可以简化代码并提高效率。

std::reduce

在 C++ 中，std::reduce 是 C++17 引入的一个算法函数，定义在 <numeric> 头文件中。它用于对一个范围内的元素进行归约操作（即累积计算），类似于 std::accumulate，但具有更高的并行化潜力。

函数原型

std::reduce 有多个重载版本，以下是两个常用的版本：

  1. 基本版本：

    template<class InputIt>
typename std::iterator_traits<InputIt>::value_type
reduce(InputIt first, InputIt last);
    • first 和 last：定义了一个范围 [first, last)，表示要处理的元素。
    • 返回值：范围内所有元素的累加结果（默认使用加法操作）。

  2. 带初始值和自定义操作的版本：

    template<class InputIt, class T, class BinaryOp>
T reduce(InputIt first, InputIt last, T init, BinaryOp op);
    • first 和 last：定义了一个范围 [first, last)，表示要处理的元素。
    • init：初始值。
    • op：一个二元操作函数（或函数对象），用于定义如何累积元素。
    • 返回值：范围内所有元素根据 op 操作累积的结果。

基本用法

示例 1：累加整数

#include <iostream>
#include <numeric> // 包含 reduce
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 计算累加和
    int sum = std::reduce(nums.begin(), nums.end());

    std::cout << "Sum: " << sum << std::endl; // 输出: Sum: 15
    return 0;
}

示例 2：累加浮点数

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

int main() {
    std::vector<double> nums = {1.1, 2.2, 3.3, 4.4, 5.5};

    // 计算累加和，初始值为 0.0
    double sum = std::reduce(nums.begin(), nums.end(), 0.0);

    std::cout << "Sum: " << sum << std::endl; // 输出: Sum: 16.5
    return 0;
}

自定义操作

std::reduce 的第二个版本允许你自定义归约操作。你可以传递一个二元函数（或 lambda 表达式）来定义如何累积元素。

示例 3：累乘

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

int main() {
    std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 计算累乘积，初始值为 1
    int product = std::reduce(nums.begin(), nums.end(), 1, [](int a, int b) {
        return a * b;
    });

    std::cout << "Product: " << product << std::endl; // 输出: Product: 120
    return 0;
}

示例 4：连接字符串

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

int main() {
    std::vector<std::string> words = {"Hello", " ", "World", "!"};

    // 连接字符串，初始值为空字符串
    std::string result = std::reduce(words.begin(), words.end(), std::string(""), [](const std::string& a, const std::string& b) {
        return a + b;
    });

    std::cout << "Concatenated: " << result << std::endl; // 输出: Concatenated: Hello World!
    return 0;
}

与 std::accumulate 的区别

  1. 并行化支持：

    • std::reduce 允许并行执行，适合在并行环境中使用。
    • std::accumulate 是严格顺序执行的。

  2. 操作顺序：

    • std::reduce 不保证操作的顺序，因此要求操作必须是可结合（associative）的。
    • std::accumulate 严格按照顺序执行操作。

  3. 初始值：

    • std::reduce 的初始值是可选的，如果不提供初始值，则使用范围的第一个元素作为初始值。
    • std::accumulate 必须提供初始值。

注意事项

  1. 操作的可结合性：

    • std::reduce 要求操作必须是可结合的（即 (a op b) op c == a op (b op c)），因为它的执行顺序是不确定的。

  2. 初始值类型：

    • 初始值 init 的类型决定了 reduce 的返回类型。

  3. 空范围：

    • 如果范围 [first, last) 为空，std::reduce 会返回初始值 init（如果提供了初始值），否则行为未定义。

总结

std::reduce 是一个强大的工具，用于对范围内的元素进行归约操作。它支持自定义操作，并且具有并行化潜力，适合在高性能计算中使用。与 std::accumulate 相比，std::reduce 更灵活，但需要确保操作是可结合的。在实际开发中，合理使用 std::reduce 可以简化代码并提高性能。

标签：std,12,初始值,nums,int,元素,2025,01,include
From： https://www.cnblogs.com/Eigh18n/p/18666893

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