能用STL算法,绝不自己实现!

发布时间:2020-07-29 发布网站:脚本之家
脚本之家收集整理的这篇文章主要介绍了能用STL算法,绝不自己实现!脚本之家小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。
前面章节已经介绍了很多算法函数,比如 find()、merge()、sort() 等。不知读者有没有发现,每个算法函数都至少要用一对迭代器来指明作用区间,并且为了实现自己的功能,每个函数内部都势必会对指定区域内的数据进行遍历操作。

举几个例子,find() 函数会对指定区域的数据逐个进行遍历,确认其是否为要查找的目标元素;merge() 函数内部也会分别对 2 个有序序列做逐个遍历,从而将它们合并为一个有序序列;sort() 函数在对指定区域内的元素进行排序时,其底层也会遍历每个元素。

事实上,虽然这些算法函数的内部实现我们不得而知,但无疑都会用到循环结构。可以这么说,STL 标准库中几乎所有的算法函数,其底层都是借助循环结构实现的。

在此基础上,由于 STL 标准库使用场景很广,因此很多需要手动编写循环结构实现的功能,用 STL 算法函数就能完成。举个例子:
#include <iostream>     // std::cout
#include <algorithm>    // std::for_each
#include <string>       // std::string
#include <vector>       // std::vector
#include <functional>
using namespace std;

class Address {
public:
    Address(string url) :url(url) {};
    void display() {
        cout << "url:" << this->url << endl;
    }
private:
    string url;
};

int main() {
    vector<Address>adds{ Address("http://c.biancheng.net/stl/"),Address("http://c.biancheng.net/java/"),Address("http://c.biancheng.net/python/") };
    //手动编写循环结构
    cout << "first:\n";
    for (auto it = adds.begin(); it != adds.end(); ++it) {
        (*it).display();
    }
    //调用 STL 标准库中的算法函数
    cout << "second:\n";
    for_each(adds.begin(),adds.end(),mem_fun_ref(&Address::display));
    return 0;
}
程序执行结果为:

first:
url:http://c.biancheng.net/stl/
url:http://c.biancheng.net/java/
url:http://c.biancheng.net/python/
second:
url:http://c.biancheng.net/stl/
url:http://c.biancheng.net/java/
url:http://c.biancheng.net/python/

可以看到,对于输出 adds 容器中存储的元素,除了可以手动编写循环结构实现,还可以使用 STL 标准库提供的 for_each() 函数。

那么,手动编写循环结构和调用 STL 算法函数相比,哪种实现方式更好呢?毫无疑问,直接调用算法会更好,理由有以下几个:
  1. 算法函数通常比自己写的循环结构效率更高;
  2. 自己写循环比使用算法函数更容易出错;
  3. 相比自己编写循环结构,直接调用算法函数的代码更加简洁明了。
  4. 使用算法函数编写的程序,可扩展性更强,更容易维护;

后面 3 个理由相信读者很容易理解,接下来重点讲一下“为什么算法函数的效率更高”。

为什么STL算法效率更高

仍以上面程序为例,如下是我们手动编写的循环代码:
for (auto it = adds.begin(); it != adds.end(); ++it) {
    (*it).display();
}
此段代码中,每一次循环都要执行一次 end() 方法,事实上该方法并不需要多次调用,因为它的值自始至终都没有发生改变。也就是说,end() 方法只需要调用一次就够啦,for_each() 函数就对这一点进行了优化:
for_each(adds.begin(),mem_fun_ref(&Address::display));
可以看到,通过将 end() 方法作为参数传入 for_each() 函数,该方法只执行了 1 次。当然,这也仅是众多优化中的一处。事实上,STL 标准库的开发者对每个算法函数的底层实现代码都多了优化,使它们的执行效率达到最高。

有读者可能会说,难道我们自己对循环结构进行优化不行吗?可以,但是其执行效率仍无法和算法函数相提并论。

一方面,STL 开发者可以根据他们对容器底层的了解,对整个遍历过程进行优化,而这是我们难以做到的。以 deque 容器为例,该容器底层会将数据存储在多个大小固定的连续空间中。对于这些连续空间的遍历,只有 STL 开发者才知道这些连续空间的大小,才知道如何控制指针逐个遍历这些连续空间。

另一方面,某些 STL 函数的底层实现使用了复杂的科学计算方法,并不是普通 C++ 程序员能驾驭的。例如,在实现对某个序列进行排序时,我们很难编写出比 sort() 函数更高效的代码。

总之,STL 开发者比使用者更了解内部的实现细节,他们会充分利用这些知识来对算法进行优化。

当然,只有熟悉 STL 标准库提供的函数,才能在实际编程时想到使用它们。作为一个专业的 C++ 程序员,我们必须熟悉 STL 标准库中的每个算法函数,并清楚它们各自的功能。

C++ STL 标准库中包含 70 多个算法函数,如果考虑到函数的重载,大约有 100 多个不同的函数模板。本章仅介绍一些常用的算法函数,如果想了解全部的 STL 算法,读者可参考 C++ STL标准库官网

总结

以上是脚本之家为你收集整理的能用STL算法,绝不自己实现!全部内容,希望文章能够帮你解决能用STL算法,绝不自己实现!所遇到的程序开发问题。

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