C++之STL的algorithm（4）之拷贝相关算法（copy、replace、swap）整理

注：整理一些突然学到的C++知识，随时mark一下
例如：忘记的关键字用法，新关键字，新数据结构

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提示：本文为 C++ 中copy、replace、swap 的写法和举例

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一、拷贝替换算法

  详细解释<algorithm>头文件中各个查找算法的参数列表和返回值，然后给出使用vector、map、set的例子。需要注意的是，并非所有的STL算法都适用于上述所有类型的容器，如map和set是基于关联的数据结构，而vector则是基于序列的数据结构。

1、 copy 算法

参数：

beg：源范围起始迭代器。
end：源范围结束迭代器。
dest：目标容器起始迭代器。
返回值：

返回目标容器中最后一个拷贝元素之后的位置的迭代器。

例子：

#include <iostream>  
#include <vector>  
#include <algorithm>  int main() {  std::vector<int> source = {1, 2, 3, 4, 5};  std::vector<int> destination(5); // 预先分配空间  // 使用copy算法将source的元素拷贝到destination  std::copy(source.begin(), source.end(), destination.begin());  // 输出destination  for (int i : destination) {  std::cout << i << ' ';  }  return 0;  
}

对于map和set，copy算法并不直接适用，因为它们不是简单的序列容器。如果你需要复制map或set中的元素，通常使用循环遍历或者范围基于的for循环。

2、replace 算法

参数：

beg：源范围起始迭代器。
end：源范围结束迭代器。
oldvalue：要被替换的旧元素值。
newvalue：新元素值。

返回值：

无返回值，但会修改源容器中的元素。

例子：

#include <iostream>  
#include <vector>  
#include <algorithm>  int main() {  std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 2, 5};  // 使用replace算法将vec中所有的2替换为10  std::replace(vec.begin(), vec.end(), 2, 10);  // 输出vec  for (int i : vec) {  std::cout << i << ' ';  }  return 0;  
}

对于map和set，replace算法也不适用，因为它们是根据键值对存储的，且不允许重复。如果需要替换map或set中的元素，你需要先找到该元素，然后修改它。

3、 replace_if 算法

参数：

beg：源范围起始迭代器。
end：源范围结束迭代器。
_callback：一个谓词（返回bool类型的函数对象或lambda表达式），用于判断哪些元素需要被替换。
newvalue：新元素值。

返回值：

无返回值，但会修改源容器中的元素。

例子：

#include <iostream>  
#include <vector>  
#include <algorithm>  int main() {  std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};  // 使用replace_if算法将vec中所有偶数替换为10  std::replace_if(vec.begin(), vec.end(), [](int i){ return i % 2 == 0; }, 10);  // 输出vec  for (int i : vec) {  std::cout << i << ' ';  }  return 0;  
}

对于map和set，同样地，replace_if算法不直接适用。如果需要基于条件替换map或set中的元素，你需要遍历容器，并对每个元素应用条件判断。

二、交换算法

1、swap 算法

参数：

c1：第一个容器。
c2：第二个容器。

返回值：

无返回值，但会交换两个容器的元素。

例子：

对于vector，swap算法可以直接用来交换两个容器的所有元素：

#include <iostream>  
#include <vector>  
#include <algorithm>  int main() {  std::vector<int> vec1 = {1, 2, 3};  std::vector<int> vec2 = {4, 5, 6};  // 使用swap算法交换vec1和vec2的元素  std::swap(vec1, vec2);  // 输出vec1和vec2  for (int i : vec1) {  std::cout << i << ' ';  }  std::cout << std::endl;  for (int i : vec2) {  std::cout << i << ' ';  }  return 0;  
}

然而，对于map和set，情况也是不适用该算法。

2、map如何实现 swap

因为map和set的底层实现涉及到复杂的关联数据结构（如红黑树），它们没有提供直接交换两个容器内容的成员函数或算法。如果你需要交换两个map或set的内容，你需要自己实现这个过程，例如通过遍历一个容器并将元素插入到另一个容器中，同时清空第一个容器。

这里是一个简单的示例来展示如何交换两个map的内容：

#include <iostream>  
#include <map>  void swap_maps(std::map<int, int>& m1, std::map<int, int>& m2) {  // 先将m1的元素插入到m2中  for (const auto& kv : m1) {  m2[kv.first] = kv.second;  }  // 清空m1  m1.clear();  // 将m2的元素（原本m1的元素）移动回m1  for (const auto& kv : m2) {  m1[kv.first] = kv.second;  }  // 清空m2  m2.clear();  
}  int main() {  std::map<int, int> map1 = {{1, 10}, {2, 20}, {3, 30}};  std::map<int, int> map2 = {{4, 40}, {5, 50}, {6, 60}};  // 调用自定义的swap_maps函数交换map1和map2的内容  swap_maps(map1, map2);  // 输出map1和map2  for (const auto& kv : map1) {  std::cout << kv.first << ": " << kv.second << std::endl;  }  for (const auto& kv : map2) {  std::cout << kv.first << ": " << kv.second << std::endl;  }  return 0;  
}

请注意，上面的swap_maps函数是一个简单的实现，它假设两个map原本没有相同的键。如果可能存在相同的键，你需要先决定如何处理键冲突（比如保留一个，合并值，还是抛出异常）。

总结

包括copy、replace、replace_if和swap：

1. std::copy

template<class InputIt, class OutputIt>  
OutputIt copy(InputIt first, InputIt last, OutputIt d_first);first, last: 输入序列的开始和结束迭代器。
d_first: 输出序列的起始迭代器。

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

2. std::replace

template<class ForwardIt, class T, class U>  
void replace(ForwardIt first, ForwardIt last, const T& old_value, const U& new_value);
first, last: 序列的开始和结束迭代器。
old_value: 要被替换的值。
new_value: 替换成的新值。

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

3. std::replace_if

template<class ForwardIt, class UnaryPredicate, class T>  
void replace_if(ForwardIt first, ForwardIt last, UnaryPredicate p, const T& new_value);
first, last: 序列的开始和结束迭代器。
p: 一元谓词，用于判断哪些元素需要被替换。
new_value: 替换成的新值。

std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};  
std::replace_if(vec.begin(), vec.end(), [](int n){ return n % 2 == 0; }, -1);

4. std::swap

template<class T>  
void swap(T& a, T& b) noexcept(noexcept(a = std::move(b)) && noexcept(b = std::move(a)));
a, b: 要交换的两个对象的引用。

或者对于STL容器，也可以直接使用swap成员函数