本文主要讨论C++标准库中的泛型算法(generic algorithm)。泛型算法是使用容器的强有力的辅助工具。
   如果文中有错误或遗漏之处，敬请指出，谢谢！
   标准库为容器类型定义的操作很少，并没有为每个容器实现更多的操作。因为这部分操作可以抽象出来为所有的容器工作，那就是泛型算法。所谓“泛型”是指这些算法可以应用于多种容器类型上，而容器内的元素类型也可以多样化。标准库提供了100多个泛型算法，主要定义于头文件<algorithm>中，还有一组泛化的算术算法定义于头文件<numeric>中。
 
   大多数泛型算法是工作于容器的一对迭代器所标识的范围，并完全通过迭代器来实现其功能。这段由迭代器指定的范围称为“输入范围”。带有输入范围参数的算法总是使用前两个参数标记该范围，分别指向要处理的第一个元素和最后一个元素的下一个位置。
 
   这些算法一般可划分为只读算法、改写元素算法或对元素重新排序算法，下面分别叙述之。
 

只读算法
 
find算法
   template<class InIt, class T>
      InIt find(InIt first, InIt last, const T& val);
 
   查询迭代器指定范围[first, last)范围内是否有val值。如果有，则返回该值对应的迭代器；否则，返回last表示查找失败。
 
accumulate算法
   template<class InIt, class T>
      T accumulate(InIt first, InIt last, T val);
   template<class InIt, class T, class Pred>
      T accumulate(InIt first, InIt last, T val, Pred pr);
 
   累加迭代器指定范围[first, last)范围内所有元素，再加上累加的初值val，返回累加的结果。第二个函数自定义操作：val = pr(val, *it)。
 注：用于指定累加起始值的第三个参数是必要的，因为算法对将要累加的元素类型一无所知，没有别的办法创建合适的起始值或者关联的类型。
 
find_first_of算法
   template<class FwdIt1, class FwdIt2>
      FwdIt1 find_first_of(FwdIt1 first1, FwdIt1 last1, FwdIt2 first2, FwdIt2 last2);
   template<class FwdIt1, class FwdIt2, class Pred>
      FwdIt1 find_first_of(FwdIt1 first1, FwdIt1 last1, FwdIt2 first2, FwdIt2 last2, Pred pr);
 
   查询第一段范围内与第二段范围内任意元素匹配的元素的位置。如果找到，返回该元素对应的迭代器；否则，返回last1。第二个函数使用判断：pr(*it1, *it2)来代替第一个函数中的判断：*it1 == *it2。
 
写容器元素的算法
   在使用写元素的算法时，必须确保算法所写的序列至少足以存储要写入的元素。有些算法直接将数据写入到输入序列，另外一些则带有一个额外的迭代器参数指定写入目标。这类算法将目标迭代器用作输出的位置。还有第三种算法将指定数目的元素写入某个序列。
 
写入输入序列的元素
 
   写入到输入序列的算法本质上是案例的，因为只会写入与指定输入范围数量相同的元素。如fill算法：
   template<class FwdIt, class T>
      void fill(FwdIt first, FwdIt last, const T& x);
这个算法将指定范围内的每个元素都设定为给定的值。如果输入范围有效，则可以安全写入。这个算法只会对输入范围内已存在的元素进行写入操作。
 
不检查写入操作的算法
 
   这类算法如fill_n算法：
   template<class OutIt, class Size, class T>
      void fill_n(OutIt first, Size n, const T& x);
 
该算法从迭代器指向的元素开始，将指定数量的元素设置为给定的值。如果目标范围内的某些元素不存在，则该操作未定义。如下面的代码将发生不可预料的结果：
   vector<int> vec;              // empty vector
   fill_n(vec.begin(), 10, 0);   // disaster behavior
 
 注：对指定数目的元素做写入运算，或者写到目标迭代的算法，都不检查目标的大小是否足以存储要写入的元素。
  
back_inserter
 
   确保算法有足够的元素存储输出数据的一种方法是使用插入迭代器(insert iterator)。插入迭代器是可以给基础容器添加元素的迭代器。通常，用迭代器给容器元素赋值时，被赋值的是迭代器所指向的元素。而使用插入迭代器赋值时，则会在容器中添加一个新元素，其值等于赋值运算的右操作数的值。
 
   back_inserter函数是迭代器适配器，其使用一个对象作为实参，并生成一个适应其实参行为的新对象。比如，在下例中，传递给back_inserter的实参是一个容器的引用。back_inserter生成一个绑定在该容器上的插入迭代器。在试图通过这个迭代器给元素赋值时，赋值运算将调用push_back在容器中添加一个具有指定值的元素。因此，用back_inserter改写上面的代码可以有效地工作：
   vector<int> vec;                     // empty vector
   fill_n(back_inserter(vec), 10, 0);   // ok: appends 10 elements to vec
 
写入到目标迭代器的算法
 
   第三类算法向目标迭代器写入未知个数的元素。这类算法最简单的如copy算法：
   template<class InIt, class OutIt>
      OutIt copy(InIt first, InIt last, OutIt x);
 
copy算法带有三个迭代器参数：前两个指定输入范围，第三个指向目标序列的第一个元素。
 
算法的_copy版本
 
   有些算法提供所谓的“_copy”版本。这些算法对输入序列的元素做处理，但不修改原来的元素，而是创建一个新序列存储元素的处理结果。
 
   例如，replace算法：
   template<caass FwdIt, class T>
      void replace(FwdIt first, FwdIt last, const T& vold, const T& vnew);

该算法指定范围[first, last)内的所有元素值为vold替换为vnew。
 
   如果不想改变原序列，可以用replace_copy算法：
   template<class InIt, class OutIt, class T>
      OutIt replace_copy(InIt first, InIt last, OutIt x, const T& vold, const T& vnew);
 
这个算法接受第三个迭代器参数，指定保存替换后的序列的目标位置。例如：
   vector<int> vec;
   replace(ilist.begin(), ilist.end(), back_inserter(ivec), 1, 10);
调用该函数后，ilist没有改变，而ivec存储ilist的一份替换后的副本。
 
对容器元素重新排序的算法
sort算法
 
   这里只介绍sort和stable_sort这个类排序算法：
   template<class RanIt>
      void sort(RanIt first, RanIt last);
   template<class RanIt, class Pred>
      void sort(RanIt first, RanIt last, Pred pr);
   template<class RanIt>
      void stable_sort(RanIt first, RanIt last);
   template<class RanIt, class Pred>
      void stable_sort(RanIt first, RanIt last, Pred pr);
 
sort排序算法是最一般的类型，而stable_sort排序算法是稳定排序。
 
unique和unique_copy
 
   unique函数“删除”指定范围内的重复元素。注意：这里的“删除”不是真正意义上的删除，只是在有重复元素时，把后面的元素向前移动覆盖了原来的元素。函数返回的迭代器指向无重复元素序列最后一个元素的下一个位置。而unique_copy是它的“_copy”版本，返回的是生成的序列的最后一个元素的下一个位置。
   template<class FwdIt>
      FwdIt unique(FwdIt first, FwdIt last);
   template<class FwdIt, class Pred>
      FwdIt unique(FwdIt first, FwdIt last, Pred pr);
   template<class InIt, class OutIt>
      OutIt unique_copy(InIt first, InIt last, OutIt x);
   template<class InIt, class OutIt, class Pred>
      OutIt unique_copy(InIt first, InIt last, OutIt x, Pred pr);
 
注意：unique调用后，原序列的前面部分是无重复元素的序列，而后半部分是剩下没有被覆盖的序列。这里，需要手动删除后面的元素序列，范围由返回的迭代器和容器末端决定。
 
迭代器
插入迭代器
 
   插入迭代器是一种迭代器适配器，带有一个容器参数，并生成一个迭代器，用于在指定的容器中插入元素。通过插入迭代器赋值时，迭代器将会插入一个新的元素。C++语言提供了三种插入器，其差别在于插入元素的位置不同：
   1）back_inserter，创建使用push_back实现插入的迭代器；
   2）front_inserter，使用push_front实现插入；
   3）inserter，使用insert实现插入操作。除了所关联的容器外，inserter还带有第二个实参：指向插入起始位置的迭代器。
 
   front_inserter的操作类似于back_inserter：该函数将创建一个迭代器，调用它所关联的基础容器的push_front成员函数代替赋值操作。注意：只有当容器提供push_front操作时，才能使用front_inserter。在vector或其他没有push_front运算的容器上使用front_inserter，将产生错误。
 
   inserter将产生在指定位置实现插入的迭代器，inserter总是在它的迭代器参数所标明的位置前面插入新元素。看看下面的例子：
   list<int> ilst, ilst2, ilst3; //empty lists
   // after this loop ilst contains: 1 2 3 4
   for (list<int>::value_type i = 0; i != 4; ++i)
      ilst.push_front(i + 1);
   // after copy ilst2 contains: 4 3 2 1
   copy (ilst.begin(), ilst.end(), front_inserter(ilst2));
   // after copy ilst3 contains: 1 2 3 4
   copy (ilst.begin(), ilst.end(), inserter(ilst3, ilst3.begin()));
 
iostream 迭代器
 
   虽然iostream类型不是容器，但标准库同样提供了在iostream对象上使用的迭代器：istream_iterator用于读取读入流，而ostream_iterator用于写输出流。这些迭代器将它们所对应的流视为特定类型的元素序列。使用流迭代器时，可以用泛型算法从流对象中读数据（或将数据写到流对象中）。
 
 istream_iterator<T> in(strm); 创建从输入流strm中读取T类型对象的istream_iterator对象
 istream_iterator<T> in; istream_iterator对象的超出末端迭代器
 ostream_iterator<T> out(strm); 创建将T类型的对象写到输出流strm的ostream_iterator对象
 ostream_iterator<T> out(strm, delim); 创建将T类型的对象写到输出流strm的ostream_iterator对象，在写入过程中使用delim作为元素的分隔符。delim是以空字符结束的字符数组
 
   流迭代器只定义了最基本的迭代器操作：自增、解引用和赋值。此外，可比较两个istream迭代器是否相等（或不等）。而ostream迭代器则不提供比较运算。
 
 it1 == it2 比较两个istream_iterator是否相等（不等）。迭代器读取的必须是
 相同的类型。如果两个迭代器都是end值，则它们相等。对于两个都不
 it1 != it2 指向流结束位置的迭代器，如果它们使用同一个输入流构造，则它们
 相等。
 *it 返回从流中读取的值
 it->mem 是(*it).mem的同义词。返回从流中读取的对象的mem成员
 ++it 通过使用元素类型提供的>>操作符从个输入流中读取下一个元素值，
 使迭代器向前移动。通常，前缀版本使迭代器在流中向前移动，并返
 回对加1后的迭代器的引用。
 it++ 而后缀版本使迭代器在流中向前移动后，返回原值。
 
   流迭代器是类模板：任何已定义输入操作符(>>操作符)的类型都可以定义istream_iterator。类似地，任何已定义输出操作符(<<操作符)的类型也可以ostream_iterator。
 
istream_iterator使用举例：
#include <iostream>
#include <vector>
#include <iterator>
using namespace std;

int main() {
    istream_iterator<int> in_iter(cin);
    istream_iterator<int> eof;

    //vector<int> vec(in_iter, eof); //do the same work as following loop

    vector<int> vec;
    while (in_iter != eof)
        vec.push_back(*in_iter++);
    
    vector<int>::const_iterator it = vec.begin();
    for(; it != vec.end(); ++it)
        cout<<*it<<endl;
    
    return 0;
}
 
 
ostream_iterator使用举例：

#include <iostream>
#include <iterator>
using namespace std;

int main() {
    ostream_iterator<string> out_iter(cout, "/n");
    istream_iterator<string> in_iter(cin), eof;
    while (in_iter != eof)
        *out_iter++ = *in_iter++;
    
    return 0;
}

 
   流迭代器的限制：
   1）不可能从ostream_iterator对象读入，也不可能写到istream_iterator对象中；
   2）一旦给ostream_iterator对象赋了一个值，写入就提交了。赋值后，没有办法再改变这个值。此外，ostream_iterator对象中每个不同的值都只能正好输出一次。
   3）ostream_iterator没有->操作符。
 
   与算法一起使用流迭代器，如下面的示例实现从标准输入读取一些数，然后将不重复的数写到标准输出：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <iterator>
#include <algorithm>
using namespace std;

int main() {
    istream_iterator<int> in_it(cin), eof;
    vector<int> vec(in_it, eof);
    sort(vec.begin(), vec.end());
    ostream_iterator<int> out_it(cout, " ");
    unique_copy(vec.begin(), vec.end(), out_it);
    
    return 0;
}

 
反向迭代器
 
   反向迭代器是一种反向遍历容器的迭代器。也就是，从最后一个元素到第一个元素遍历容器。反向迭代器将自增（和自减）的含义反过来了：对于反向迭代器，++运算将访问前一个元素，而--运算则访问下一个元素。
 
   begin(), end(), rbegin(), rend()与容器序列关系示意图如下：

   1）反向迭代器需要使用自减操作符：标准容器上的迭代器（reverse_iterator)既支持自增运算，也支持自减运算。但是，流迭代器由于不能反向遍历流，因此流迭代器不能创建反向迭代器。
   2）可以通过reverse_iterator::base()将反向迭代器转换为普通迭代器使用，从逆序得到普通次序。如下面的例子所示：

#include <iostream>
#include <string>
#include <iterator>
#include <algorithm>
using namespace std;

int main() {
    string str = "this 'sentence' is a test";
    cout<<"String: "<<str<<endl;
    
    string::iterator it1 = find(str.begin(), str.end(), '/'');
    string::iterator it2 = find(++it1, str.end(), '/'');
    // output: sentence
    cout<<"B-E: "<<string(it1, it2)<<endl; 
    
    string::reverse_iterator rit1 = find(str.rbegin(), str.rend(), '/'');
    string::reverse_iterator rit2 = find(++rit1, str.rend(), '/'');
    // output: ecnetnes
    cout<<"R-B-E 1: "<<string(rit1, rit2)<<endl;
    // output: sentence
    cout<<"R-B-E 2: "<<string(rit2.base(), rit1.base())<<endl;
    
    return 0;
}

 
const 迭代器
 
   在标准库中，有输入范围的泛型算法要求其两个迭代器类型完全一样，包括const属性。要么都是const，要么都是非const，否则无法通过编译。同样，它们的返回值迭代器也与参数类型保持一致。
 
迭代器分类
 
   不同的迭代器支持不同的操作集，而各种算法也要求相应的迭代器具有最小的操作集。因此，可以将算法的迭代器分为下面五类：
 
 输入迭代器
(input iterator)		 读，不能写。支持的操作集：==, !=, 前缀++, 后缀++, *, ->。例如，find, accumulate算法要求这类迭代器。
 输出迭代器
(output iterator)		 写，不能读。支持的操作集：前缀++, 后缀++, *（只能出现在赋值运算的左操作数上)。推出迭代器要求每个迭代器必须正好写入一次。例如，ostream_iterator是输出迭代器，copy算法使用这类迭代器。
 前向迭代器(forward iterator) 读和写，支持输入迭代器和输出迭代器提供的所有操作，还支持对同一个元素的多次读写。例如，replace算法需要这种迭代器。
 双向迭代器(bidirectional iterator) 读和写，除了支持前向迭代器的所有操作，还支持前缀--和后缀--，即支持双向遍历容器。例如，reverse算法要求这类迭代器。标准库容器中提供的迭代器都至少达到双向迭代器的要求。
 随机访问迭代器(random-access iterator) 读和写。提供在常量时间内访问容器任意位置的功能。支持完整的迭代器操作集：1）关系运算：==, !=, <, <=, >, >=；2）算术运算：it + n, it - n, it += n, it -= n以及it1 - it2；3）下标运算：it[n]，等价于*(it + n)。需要随机访问迭代器的泛型算法包括sort算法。例如，vector, deque, string迭代器是随机访问迭代器，用作访问内置数组元素的指针也是随机访问迭代器。
 
   除了输出迭代器，其他类别的迭代器形成了一个层次结构：需要低级类别迭代器的地方，可使用任意一种更高级的迭代器。例如，对于需要输入迭代器的算法，可传递前向、双向或随机访问迭代器调用该算法。而反之则不行。注意：向算法传递无效的迭代器类别所引起的错误，无法保证会在编译时被捕获到。
 
   map, set, list类型提供双向迭代器，而string, vector和deque容器上定义的迭代器都是随机访问迭代器，用作访问内置数组元素的指针也是随机访问迭代器。istream_iterator是输入迭代器，ostream_iterator是输出迭代器。
 
   另外，虽然map和set类型提供双向迭代器，但关联容器只能使用这部分算法的一个子集。因为关联容器的键是const对象。因此，关联容器不能使用任何写序列元素的算法。只能使用与关联容器绑在一起的迭代器来提供用于读操作的实参。因此，在处理算法时，最好将关联容器上的迭代器视为支持自减运算的输入迭代器，而不是完整的双向迭代器。
 
泛型算法的结构
   就像所有的容器都建立在一致的设计模式上一样，算法也具有共同的设计基础。
 
   算法最基本的性质是需要使用的迭代器种类。
   另一种算法分类方法是前面介绍的按实现的功能分类：只读算法，不改变元素的值和顺序；给指定元素赋新值的算法；将一个元素的值移给另一个元素的算法。
   另外，算法还有两种结构上的算法模式：一种模式是由算法所带的形参定义；另一种模式则通过两种函数命名和重载的规范定义。
 
算法的形参模式
 
   大多数算法采用下面四种形式之一：
      alg (beg, end, other parms);
      alg (beg, end, dest, other parms);
      alg (beg, end, beg2, other parms);
      alg (beg, end, beg2, end2, other parms);
其中，alg是算法名，[beg, end)是输入范围，beg, end, dest, beg2, end2都是迭代器。
 
   对于带有单个目标迭代器的算法：dest形参是一个迭代器，用于指定存储输出数据的目标对象。算法假定无论需要写入多少个元素都是安全的。注意：调用这类算法时，算法是将输出内容写到容器中已存在的元素上，所以必须确保输出容器中有足够大的容量存储输出数据，这也正是通过使用插入迭代器或者ostream_iterator来调用这些算法的原因。
 
   对于带第二个输入序列的算法：beg2和end2标记了完整的输出范围。而只有beg2的算法将beg2视为第二个输入范围的首元素，算法假定以beg2开始的范围至少与beg和end指定的范围一样大。
 
算法的命名规范
 
   包括两种重要模式：第一种模式包括测试输入范围内元素的算法，第二种模式则应用于输入范围内元素的重新排序的算法。
 
   1）区别带有一个值或一个谓词函数参数的算法版本
 
   很多算法通过检查其输入范围内的元素实现其功能。这些算法通常要用到标准关系操作符：== 或 < 。其中的大部分算法都提供了第二个版本的算法，允许程序员提供比较或测试函数取代默认的操作符的使用。
 
   例如， 排序算法默认使用 < 操作符，其重载版本带有一个额外的形参，表示取代默认的 < 操作符。
      sort (beg, end);         // use < operator to sort the elements
      sort (beg, end, comp);   // use function named comp to sort the elements
 
   又如，查找算法默认使用 == 操作符。标准库为这类算法提供另外命名的（而非重载的）版本，带有谓词函数形参。对于带有谓词函数形参的算法，其名字带有后缀 _if：
      find (beg, end, val);      // find first instance of val in the input range
      find_if (beg, end, pred);  // find first instance for which pred is true
标准库为这类算法提供另外命名的版本，而非重载版本，原因在于这两种版本的算法带有相同的参数个数，容易导致二义性。
 
   2）区别是否实现复制的算法版本
  
   默认情况下，算法将重新排列的写回其范围。标准库也为这类算法提供了另外命名的版本，将元素写到指定的输出目标。此版本的算法在名字中添加 _copy后缀，例如：
      reverse (beg, end);
      reverse_copy (beg, end, dest);
第一个版本将输入序列中的元素反向重新排列；而第二个版本将复制输入序列中的元素，并将它们以逆序存储到dest开始的序列中。
 
容器特有的算法
   list容器上的迭代器是双向的，而不是随机访问类型。由于list容器不支持随机访问，因此，在此容器上不能使用需要随机访问迭代器的算法。如sort类算法。其它有些算法，如merge, remove, reverse, unique等，虽然可以用在list上，但性能太差。list容器结合自己的结构专门实现了更为高效的算法。因此，对于list对象，应该优先使用list容器特有的成员版本，而不是泛型算法。
     
   下表列出了list容器特有的操作：
 
 lst.merge(lst2)
 lst.merge(lst2, comp)

 将lst2的元素合并到lst中。这两个list对象必须都已排序。合并后，lst2中元素被删除，为空。返回void类型

 lst.remove(val)
 lst.remove_if(unaryPred))		 调用lst.erase删除所有等于指定值或满足谓词的元素，返回void类型。
 lst.reverse() 反向排列lst中的元素
 lst.sort()  对lst中的元素排序
 lst.splice(it, lst2)
 lst.splice(it, lst2, it2)
 lst.splice(it, beg, end)		 将lst2的元素移到lst中迭代器it所指向的元素前面。在lst2中删除移出的元素。第一个版本将lst2的所有元素移到lst中，合并后，lst2为空。lst和lst2不能是同一个list对象。第二个版本只移动it2所指向的元素，这个元素必须是lst2的元素。在这种情况下，lst和lst2可以是同一list对象。第三个版本移动迭代器beg和end标记的范围内的元素。这两个可以标记任意list对象的范围，包括lst。当它们指定lst的一段范围时，如果it也指向这个范围内的一个元素，则该操作未定义。
 lst.unique()
 lst.unique(binaryPred)		 调用erase删除同一值的连续版本。第一个版本使用 == 操作符判断元素是否相等；第二个版本则使用指定的谓词函数实现判断。
 
   list容器特有的算法与其泛型算法版本之间有两个重要的差别：1）remove和unique的list版本修改了其关联的基础容器：真正删除了指定的元素；2）list容器提供的merge和splice操作会破坏它们的实参。使用泛型算法的merge版本，合并的序列将写入目标迭代器指向的对象，而它的两个输入序列保持不变。
# c++ # 算法 # list
Logo
向您推荐>>Eolink开发者社区

权威｜前沿｜技术｜干货｜国内首个API全生命周期开发者社区

更多推荐

ELK实现containerd的容器日志采集展示【基于logging的全栈监测】

企业级ELK Stack构建介绍

avatar 云原生

深入理解 Mocha 测试框架：从零实现一个 Mocha

前言什么是自动化测试自动化测试在很多团队中都是Devops环节中很难执行起来的一个环节，主要原因在于测试代码的编写工作很难抽象，99%的场景都需要和业务强绑定，而且写测试代码的编写工作量往往比编写实际业务代码的工作量更多。在一些很多业务场景中投入产出比很低，适合写自动化测试的应该是那些中长期业务以及一些诸如组件一样的基础库。自动化测试是个比较大的概念，其中分类也比较多，比如单元测试，端对端测试，集

avatar 云原生

(20200916 Solved)docker-compose up创建容器自动退出

问题描述如题，创建容器后自动退出了。并且docker start container无效解决方案原因是缺失了控制终端的配置，需要在docker-compose.yml中增加tty:true ，有时候这样也不行，需要再增加一个command:/bin/bash，命令不一定是这个，需要是一个不会退出的命令，然后用-d后台启动容器。Referencesdocker-compose启动容器后自动退出...

avatar 云原生