STL 算法

本课属于 Coddy C++ 学习旅程的“面向对象编程”单元。第 73 课，共 104 课。

STL 算法是作用于由迭代器定义的范围的模板函数。它们位于 <algorithm> 和 <numeric> 头文件中，并且适用于任何提供兼容迭代器的容器。

std::sort 默认按升序排列元素：

#include <algorithm>
#include <vector>

std::vector<int> nums = {5, 2, 8, 1};
std::sort(nums.begin(), nums.end());
// nums: {1, 2, 5, 8}

std::find 会搜索一个值，并返回指向第一个匹配项的迭代器；如果没有找到，则返回 end()：

auto it = std::find(nums.begin(), nums.end(), 5);
if (it != nums.end()) {
    std::cout << "Found at index: " << (it - nums.begin());
}

std::transform 对每个元素执行操作，并将结果存储在目标范围内：

std::vector<int> doubled(nums.size());
std::transform(nums.begin(), nums.end(), doubled.begin(),
               [](int x) { return x * 2; });
// doubled: {2, 4, 10, 16}

std::accumulate（来自 <numeric>）会将所有元素合并为一个值：

#include <numeric>

int sum = std::accumulate(nums.begin(), nums.end(), 0);
// sum：16（1 + 2 + 5 + 8）

这些算法接受迭代器范围，而不是直接接受容器，因此足够灵活，可以使用相同的代码处理部分范围或不同类型的容器。

挑战

简单

让我们使用 STL 算法构建一个分数分析器，处理一组数字。你将创建一些实用函数，演示 sort、find、transform 和 accumulate 如何协同分析数据。

你将把代码分别写在两个文件中：

ScoreAnalyzer.h：定义使用 STL 算法处理整数向量的实用函数。
创建一个名为 sortScores 的函数，接收一个 std::vector<int>&，并使用 std::sort 按升序排序。

创建一个名为 findScore 的函数，接收一个 const std::vector<int>& 和一个 int 类型的目标值。使用 std::find 查找目标值。如果找到，返回其索引（与 begin 的距离）。如果没有找到，返回 -1。

创建一个名为 applyBonus 的函数，接收一个 const std::vector<int>& 和一个 int 类型的加分值。使用 std::transform 创建并返回一个新向量，其中每个分数都加上该加分值。

创建一个名为 calculateAverage 的函数，接收一个 const std::vector<int>&，并以 double 类型返回平均值。使用 std::accumulate 计算总和，然后除以向量大小。

创建一个名为 printVector 的函数，接收一个 const std::vector<int>&，并打印所有元素，元素之间用空格分隔，最后换行。
main.cpp：读取 6 个输入（每个输入各占一行）：
1. 第一个分数（整数）
2. 第二个分数（整数）
3. 第三个分数（整数）
4. 第四个分数（整数）
5. 要搜索的分数（整数）
6. 要添加的加分值（整数）
用这四个分数创建一个向量，并演示这些算法：
1. 打印 Original:，后面接向量内容
2. 对分数排序，并打印 Sorted:，后面接排序后的向量
3. 在排序后的向量中搜索目标分数。如果找到，打印 Found <value> at index <index>。如果没有找到，打印 <value> not found
4. 为排序后的分数加上加分值，并打印 With bonus:，后面接新的向量
5. 计算并打印加分前排序后的原始分数的平均值，格式为 Average: <value>，保留 1 位小数

例如，输入 75、90、60、85、85 和 5 时：

Original: 75 90 60 85 
Sorted: 60 75 85 90 
Found 85 at index 2
With bonus: 65 80 90 95 
Average: 77.5

输入 100、80、95、70、50 和 10 时：

Original: 100 80 95 70 
Sorted: 70 80 95 100 
50 not found
With bonus: 80 90 105 110 
Average: 86.2

记得为 sort、find 和 transform 引入 <algorithm>，并为 accumulate 引入 <numeric>。使用 <iomanip> 中的 std::fixed 和 std::setprecision(1) 来格式化平均值。

亲手试试

#include <iostream>
#include <vector>
#include <iomanip>
#include "ScoreAnalyzer.h"

using namespace std;

int main() {
    // 读取 6 个输入值
    int score1, score2, score3, score4;
    int searchTarget, bonusAmount;
    
    cin >> score1;
    cin >> score2;
    cin >> score3;
    cin >> score4;
    cin >> searchTarget;
    cin >> bonusAmount;
    
    // TODO: 用 4 个分数创建一个 vector
    
    // TODO: 打印 "Original:"，然后打印 vector 的内容
    
    // TODO: 将分数排序，打印 "Sorted:"，然后打印排序后的 vector
    
    // TODO: 在排序后的 vector 中查找目标分数
    // 如果找到，打印 "Found <value> at index <index>"
    // 如果未找到，打印 "<value> not found"
    
    // TODO: 给排序后的分数加上 bonusAmount，打印 "With bonus:"，然后打印新的 vector
    
    // TODO: 计算并打印排序后分数的平均值（加分前）
    // 使用 fixed 和 setprecision(1) 设置格式
    // 按 "Average: <value>" 的格式打印
    
    return 0;
}

自我测试

这节课包含一个小测验。开始学习即可作答，并记录你的进度。

面向对象编程中的所有课

自己练习： C++ 在线编译器