C++拾取——使用stl标准库生成等差、等比数列的方法
? ? ? ? 代碼是思想的表達。閱讀代碼是一個猜測、求證的過程。這個過程非常費腦，所以人們都不喜歡啰啰嗦嗦的表達方式。于是在相同認知水平下，簡潔高效的表達是喜聞樂見的。本文將拋磚引玉，通過一些案例講解如何去簡化代碼。（轉載請指明出于breaksoftware的csdn博客）
關系數列
等差數列
? ? ? ? 比如我們要構建的序列存儲的值是0,1,2,3,4……9999。
常規寫法
? ? ? ? 使用for循環
std::vector<int> vec;
for (int i = 0; i < 10000; i++) {vec.push_back(i);
}簡潔寫法
iota
? ? ? ? 使用std標準庫的iota。
std::vector<int> vec(10);
std::iota(vec.begin(), vec.end(), 0);generate
? ? ? ? 使用std標準庫的generate
std::vector<int> vec(10);std::generate(vec.begin(), vec.end(), [] {static int i = 0; return i++;});? ? ? ? 或者
std::vector<int> vec(10);std::generate(vec.begin(), vec.end(), [n = 0]() mutable {return n++;});partial_sum
? ? ? ? 使用std標準庫的partial_sum，代碼量減少了一半。?partial是局部、區間的意思，sum是累加的意思。第1、2個參數是需要被計算的容器起止迭代器，第3個參數是計算結果保存的起始迭代器。它還有第4個參數，用于描述怎么計算的。
std::vector<int> vec(10000, 1);
vec[0] = 0;
std::partial_sum(vec.begin(), vec.end(), vec.begin());? ? ? ? std::partial_sum方法對區間數據進行累加。具體的計算規則是
template< class InputIt, class OutputIt >
OutputIt partial_sum( InputIt first, InputIt last, OutputIt d_first );
// *(d_first) = *first;
// *(d_first+1) = *first + *(first+1);
// *(d_first+2) = *first + *(first+1) + *(first+2);
// *(d_first+3) = *first + *(first+1) + *(first+2) + *(first+3);
// ...? ? ? ? 上述方法有個缺點，就是需要填充10000個1之后再計算。我們可以稍微修改如下，效率會好些。
std::vector<int> vec(10000);
vec[0] = 0;
std::partial_sum(vec.begin(), vec.end(), vec.begin(), [](const int&a, int b) {return a + 1;});? ? ? ? 如果要生成9999,9998……0這樣遞減的數列，則可以把第一個元素賦值為9999后，傳遞一個減法lambda表達式
std::vector<int> vec(10000);
vec[0] = 9999;
std::partial_sum(vec.begin(), vec.end(), vec.begin(), [](const int& a, int b) {return a - 1;} );等比數列
? ? ? ? 比如我們要生成1,2,4,8,16……這樣2倍關系的數列。
常規寫法
std::vector<int> vec;
for (int i = 0; i < 10; i++) {vec.push_back(pow(2, i));
}精簡寫法
?generate
std::vector<int> vec(10);std::generate(vec.begin(), vec.end(), [] {static int i = 0; return pow(2, i++);});? ? ? ? 或者
std::vector<int> vec(10);std::generate(vec.begin(), vec.end(), [n = 0]() mutable {return pow(2, n++);});partial_sum
std::vector<int> vec(10, 2);
vec[0] = 1;
std::partial_sum(vec.begin(), vec.end(), vec.begin(), std::multiplies<int>());? ? ? ? 使用比值2初始化vector容器，然后給partial_sum傳遞乘法函數對象。
? ? ? ? 或者使用lambda表達式
std::vector<int> vec(10);
vec[0] = 1;
std::partial_sum(vec.begin(), vec.end(), vec.begin(), [](const int& x, int y) {return x * 2;});? ? ? ? 如果要生成512,256……2,1這樣的等比數列，則可以把容器的第一個元素設置為1024，然后給partial_sum傳遞除法函數對象。
std::vector<int> vec(10, 2);
vec[0] = 512;
std::partial_sum(vec.begin(), vec.end(), vec.begin(), std::divides<int>());? ? ? ? 或者使用lambda表達式
std::vector<int> vec(10);
vec[0] = 512;
std::partial_sum(vec.begin(), vec.end(), vec.begin(), [](const int& x, int y) {return x / 2;});斐波那契數列
常規寫法
std::vector<int> vec(10);
vec[0] = 1;
for (auto it = std::next(vec.begin()); it != vec.end(); it++) {auto it_prev = std::prev(it);if (vec.begin() != it_prev) {*it = *it_prev + *std::prev(it_prev);}else {*it = *it_prev;}
}精簡寫法
std::vector<int> vec(10);
vec[0] = 1;
std::adjacent_difference(vec.begin(), std::prev(vec.end()), std::next(vec.begin()), std::plus<int>());? ? ? ??adjacent_difference用于計算前后兩個數據的差。第4個參數的默認操作是減法，其計算規則如下
template< class ExecutionPolicy, class ForwardIt1, class ForwardIt2 >
ForwardIt2 adjacent_difference( ExecutionPolicy&& policy, ForwardIt1 first, ForwardIt1 last, ForwardIt2 d_first );
// *(d_first) = *first;
// *(d_first+1) = *(first+1) - *(first);
// *(d_first+2) = *(first+2) - *(first+1);
// *(d_first+3) = *(first+3) - *(first+2);
// ...
累計型操作
? ? ? ? 比較常見的累計型操作如累加、累乘
累加
常規寫法
std::vector<int> vec = { 16, 8, 4 };
int sum = 0;
for (int n : vec) {sum += n;
}精簡寫法
std::vector<int> vec = { 16, 8, 4 };
int sum = std::accumulate(vec.begin(), vec.end(), 0);? ? ? ? 代碼也減少一半。
? ? ? ??accumulate第1、2個參數是需要計算的容器的起止迭代器，第3個參數是初始計算的值。它還有第4個參數，用于描述如何累計。默認是累加操作。
? ? ? ? 我們再看個累乘操作。
std::vector<int> vec = { 16, 8, 4 };
int product = std::accumulate(vec.begin(), vec.end(), 1, std::multiplies<int>());組合成一個字符串
常規寫法
std::vector<int> vec = { 16, 8, 4 };
std::string str;
for (int n : vec) {if (!str.empty()) {str.append(",");}str.append(std::to_string(n));
}精簡寫法
std::string s = std::accumulate(std::next(vec.begin()), vec.end(),std::to_string(vec[0]), // start with first element[](std::string a, int b) { return a + ',' + std::to_string(b);}
);序列比較
兩個序列中，相同偏移的元素值相等的個數
常規寫法
std::vector<int> a = { 1, 2, 3, 4, 5 };
std::vector<int> b = { 5, 4, 3, 2, 1 };
int num = 0;
auto it_a = a.begin();
auto it_b = b.begin();
for (; it_a != a.end() && it_b != b.end(); it_a++, it_b++) {if (*it_a == *it_b) {num++;}
}精簡寫法
std::vector<int> a = { 1, 2, 3, 4, 5 };
std::vector<int> b = { 5, 4, 3, 2, 1 };
int num = std::inner_product(a.begin(), a.end(), b.begin(), 0, std::plus<>(), std::equal_to<>());? ? ? ??inner_product方法對兩個序列中相同位置的元素使用第5個參數指向的函數對象計算，計算的結果通過第4個參數指向的函數對象進行再計算。即
template<class InputIt1, class InputIt2, class T,class BinaryOperation1, class BinaryOperation2>
T inner_product( InputIt1 first1, InputIt1 last1,InputIt2 first2, T init,BinaryOperation1 op1,BinaryOperation2 op2 );
// 以初值 init 初始化積累器 acc ，然后
// 以表達式 acc = op1(acc, op2(*first1, *first2)) 修改它，再以表達式acc = op1(acc, op2(*(first1+1), *(first2+1))) 修改它，以此類推
兩個序列元素是否完全一致（順序無關）
? ? ? ? 比如一個序列a是1,2,3；序列b是2,1,3;序列c是1,2,1。則a和b中元素完全一致，只是順序不一致；而c和a、b中元素不一致。可以想象這個算法不是簡簡單單就能寫出來的。我們直接看精簡寫法
精簡寫法
std::vector<int> v1{ 1,1,2,2,5 };
std::vector<int> v2{ 5,1,2,1,2 };
bool permutation = std::is_permutation(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end());? ? ? ??is_permutation用于判斷兩個序列是否是同一個序列的不同（或相同）順序排列。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的C++拾取——使用stl标准库生成等差、等比数列的方法的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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