C++ STL 常用算法实战与解析 | 极客日志

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C++ STL 常用算法实战与解析

综述由AI生成C++ STL 算法库涵盖查找、统计、排序、数值计算及集合操作等核心功能。本文详细解析了非修改与修改序列算法的使用细节，重点说明了 remove 与 erase 的配合机制、排序算法的稳定性差异以及二分查找对有序性的要求。通过实际代码示例展示了 transform、partial_sort 等高频用法，帮助开发者提升代码效率与可读性。

星落发布于 2026/3/16更新于 2026/4/272 浏览

1. 非修改序列算法

这类算法最大的特点是不会改变容器内的元素，主要用于查询和统计。在实际开发中，我们最常接触的就是查找和计数。

1.1 查找：find 系列

std::find 用于查找第一个等于指定值的元素，返回迭代器；若未找到则返回 end()。配合 lambda 表达式的 find_if 则能处理更复杂的条件。

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

std::vector<int> nums = {1, 3, 5, 7, 9};
// 查找值为 5 的元素
auto it = std::find(nums.begin(), nums.end(), 5);
if (it != nums.end()) {
    std::cout << "found: " << *it << std::endl; // 输出：5
}

// 查找第一个大于 6 的元素
auto it2 = std::find_if(nums.begin(), nums.end(), [](int x) { return x > 6; });
std::cout << "first >6: " << *it2 << std::endl; // 输出：7

// 查找子序列
std::vector<int> sub = {3, 5};
auto it3 = std::find_end(nums.begin(), nums.end(), sub.begin(), sub.end());
 (it3 != nums.()) {
    std::cout <<  << (it3 - nums.()) << std::endl; 
}

std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 2, 4, 2};
int cnt = std::count(vec.begin(), vec.end(), 2); // 结果为 3
int even_cnt = std::count_if(vec.begin(), vec.end(), [](int x) { return x % 2 == 0; }); // 偶数个数，结果为 4

std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
std::for_each(vec.begin(), vec.end(), [](int& x) { x *= 2; });
// 现在 vec 变为 {2, 4, 6, 8, 10}

std::vector<int> a = {1, 2, 3};
std::vector<int> b = {1, 2, 4};
bool is_equal = std::equal(a.begin(), a.end(), b.begin());
std::cout << "a == b? " << std::boolalpha << is_equal << std::endl; // false

auto mis = std::mismatch(a.begin(), a.end(), b.begin());
if (mis.first != a.end()) {
    std::cout << "mismatch: " << *mis.first << " vs " << *mis.second << std::endl;
}

std::vector<int> vec = {2, 4, 6, 8};
bool all_even = std::all_of(vec.begin(), vec.end(), [](int x) { return x % 2 == 0; }); // true
bool any_odd = std::any_of(vec.begin(), vec.end(), [](int x) { return x % 2 != 0; }); // false
bool none_negative = std::none_of(vec.begin(), vec.end(), [](int x) { return x < 0; }); // true

std::vector<int> src = {1, 2, 3, 4, 5};
std::vector<int> dest(5);
std::copy(src.begin(), src.end(), dest.begin());

// 复制偶数到新容器，无需预分配
std::vector<int> evens;
std::copy_if(src.begin(), src.end(), std::back_inserter(evens), [](int x) { return x % 2 == 0; });

std::vector<int> nums = {1, 2, 3};
std::vector<int> squares(3);
std::transform(nums.begin(), nums.end(), squares.begin(), [](int x) { return x * x; });

std::vector<int> a = {1, 2, 3};
std::vector<int> b = {4, 5, 6};
std::vector<int> sum(3);
std::transform(a.begin(), a.end(), b.begin(), sum.begin(), [](int x, int y) { return x + y; });

std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 2, 5};
std::replace(nums.begin(), nums.end(), 2, 20); // [1, 20, 3, 20, 5]

std::vector<int> res;
std::replace_copy(nums.begin(), nums.end(), std::back_inserter(res), 3, 300);

std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 2, 4};
auto new_end = std::remove(nums.begin(), nums.end(), 2);
nums.erase(new_end, nums.end()); // 物理删除

// 结合 Lambda 删除偶数
nums = {1, 2, 3, 4, 5};
nums.erase(std::remove_if(nums.begin(), nums.end(), [](int x) { return x % 2 == 0; }), nums.end());

std::vector<int> vec = {1, 1, 2, 2, 3};
auto last = std::unique(vec.begin(), vec.end());
vec.erase(last, vec.end());

std::random_device rd;
std::mt19937 g(rd());
std::shuffle(vec.begin(), vec.end(), g);

std::vector<int> vec = {5, 3, 1, 4, 2};
std::sort(vec.begin(), vec.end()); // 升序
std::sort(vec.begin(), vec.end(), std::greater<int>()); // 降序

// 部分排序：前 3 个最小且有序
std::partial_sort(vec.begin(), vec.begin() + 3, vec.end());

std::vector<int> vec = {5, 3, 1, 4, 2, 6};
std::nth_element(vec.begin(), vec.begin() + 2, vec.end());
// vec[2] 现在是第 3 小的元素

std::vector<int> sorted = {1, 3, 3, 5, 7};
auto lb = std::lower_bound(sorted.begin(), sorted.end(), 3);
auto ub = std::upper_bound(sorted.begin(), sorted.end(), 3);

std::vector<int> a = {1, 3, 5};
std::vector<int> b = {2, 4, 6};
std::vector<int> merged(a.size() + b.size());
std::merge(a.begin(), a.end(), b.begin(), b.end(), merged.begin());

std::vector<int> vec = {4, 1, 3, 2, 5};
std::make_heap(vec.begin(), vec.end()); // 构建最大堆
vec.push_back(6);
std::push_heap(vec.begin(), vec.end());
std::pop_heap(vec.begin(), vec.end());
int max_val = vec.back();
vec.pop_back();
std::sort_heap(vec.begin(), vec.end());

#include <numeric>
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
int sum = std::accumulate(vec.begin(), vec.end(), 0);
std::vector<int> dst(vec.size());
std::partial_sum(vec.begin(), vec.end(), dst.begin());

std::vector<int> v1 = {1, 2, 3, 4, 5};
std::vector<int> v2 = {3, 4, 5, 6, 7};
std::vector<int> result;

std::set_union(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), std::back_inserter(result));
std::set_intersection(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), std::back_inserter(result));