【C++修行之道】竞赛常用库函数（sort，min和max函数，min_element和max_element、nth_element）

2024-01-22 19:52
文章标签 c++ 函数 常用 竞赛 之道 库函数 element min sort 修行 max nth

本文主要是介绍【C++修行之道】竞赛常用库函数（sort，min和max函数，min_element和max_element、nth_element），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

目录

一、sort

1.1sort简介

语法

参数

功能

适用容器

1.2sort的用法

1.3自定义比较函数 

示例

1265蓝桥题 —— 排序

二、min和max函数

三、min_element和max_element

 497蓝桥题 —— 成绩分析

四、nth_element

一、sort

1.1sort简介

  • sort函数包含在头文件<algorithm>中。
  • 在使用前需要#include <algorithm>或使用万能头文件。
  • sort是C++标准库中的一个函数模板，用于对指定范围内的元素进行排序。
  • sort算法使用的是快速排序 (QuickSort) 或者类似快速排序的改进算法，具有较好的平均时间复杂度，一般为O(nlogn)

语法

Sort(start,end,cmp)

参数

（1）start表示要排序数组的起始地址；

（2）end表示数组结束地址的下一位；

（3）cmp用于规定排序的方法，可不填，默认升序。

功能

sort函数用于C++中，对给定区间所有元素进行排序，默认为升序，也可进行降序排序。

一般是直接对数组进行排序，例如对数组a[10]排序，sort（a,a+10）。而sort函数的强大之处在可与cmp函数结合使用，即自定义排序：如果你想按照特定的顺序排序，可以传递一个自定义的比较函数或lambda表达式给sort()。这个函数应该接受两个参数，并返回一个布尔值，指示第一个参数是否应该在排序后位于第二个参数之前。

相对于普通的排序算法，sort（）函数在快速排序（详见C++快速排序）的基础上，又进行了优化，时间复杂度为n*log2(n)，执行效率较高。

适用容器

sort()函数适用于数组和提供了随机访问迭代器的大多数STL容器，如vector、deque等。对于不支持随机访问迭代器的容器（如list、forward_list），应使用list容器自己的sort()成员函数。

int main()
{//sort(起始地址,   结束地址的下一位, *比较函数);//   迭代器begin()  end()         默认用小于号<int a[1000];int n;//读取数组大小cin >> n;//读取数组元素for (int i = 1; i <= n; ++i)cin >> a[i];//对数组进行排序sort(a + 1, a + n + 1);//    a[1]    a[n+1]  [1,n+1) 左闭右开//输出for (int i = 1; i <= n; ++i)cout << a[i] << ' ';
}

1.2sort的用法

std::sort(begin, end);

begin和end是输入序列的起始迭代器和结束迭代器。需要注意的是，end迭代器指向的是序列尾部的"过去位置"，即最后一个有效元素之后的位置。

int main()
{//初始化vvector<int>v = { 5,1,3,9,11 };//        begin  v[0]    v[4]  end()//对数组进行排序sort(v.begin(), v.end());//输出//for (int i = 0; i < v.size(); ++i)cout << v[i] << ' ';for (auto& i : v)cout << i << ' ';return 0;
}

1.3自定义比较函数 

使用sort()我们不仅仅可以从大到小排或者从小到大排，还可以按照一定的准则进行排序。比如说我们按照每个数的个位进行从大到小排序，我们就可以根据自己的需求来写一个函数作为排序的准则传入到sort()中。

//sort默认使用小于号进行排序,如果想要自定义比较规则,
//可以传入第三个参数,可以是函数或lambda表达式(匿名函数)
bool cmp(const int& u, const int& v)
{return u > v;
}int main()
{ios::sync_with_stdio(0), cin.tie(0), cout.tie(0);//初始化vector<int> v = { 5,1,3,9,11 };//对数组进行排序,降序排序sort(v.begin(), v.end(),cmp);//输出/*for (int i = 0; i < v.size(); ++i)cout << v[i] << ' ';*/for (auto& i : v)//就是v中的数据{cout << i << ' ' ;}
}

 sort默认使用小于号进行排序，如果想要自定义比较规则
可以传入第三个参数，可以是函数或lambda表达式（匿名函数）。

int main()
{//初始化vvector<int>v = { 5,1,3,9,11 };//对数组进行排序,降序排序sort(v.begin(), v.end(), [](const int& u, const int& v){return u > v;});//输出//for (int i = 0; i < v.size(); ++i)cout << v[i] << ' ';for (auto& i : v)//就是v中的数据{cout << i << ' ' ;}return 0;
}

结构体可以将小于号重载后进行排序，当然，用前面的方法也是可行的 

struct Node
{int u, v;bool operator<(const Node& m)const//重载的operator<是一个成员函数，//它接受一个const Node&类型的参数（即对另一个Node对象的常量引用），//并返回一个bool类型的结果。{//以u为第一关键字,v为第二关键字排序return u == m.u ? v < m.v : u < m.u;}
};#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{int n; cin >> n;return 0;
}

示例

#include<iostream>  
#include<string>  
#include<algorithm>  
using namespace std;  struct Student{  string name;  // 学生姓名  double score[4];  // 学生四门课的成绩  
};  // 比较函数，用于sort排序，按照平均成绩从高到低排序  
bool cmp_score(const Student &x, const Student &y){  double average_x = 0.0, average_y = 0.0;  for(int i = 0; i < 4; i++){  average_x += x.score[i];  average_y += y.score[i];  }  average_x /= 4;  average_y /= 4;  return average_x > average_y;  
}  int main(){  Student stu[3];  // 存储三个学生的信息  // 输入三个学生的姓名和四门课的成绩  for(int i = 0; i < 3; i++){  cin >> stu[i].name;  for(int j = 0; j < 4; j++){  cin >> stu[i].score[j];  }  }  // 使用sort函数，按照平均成绩从高到低排序  sort(stu, stu + 3, cmp_score);  // 输出排序后的学生信息  for(int i = 0; i < 3; i++){  cout << stu[i].name << " ";  for(int j = 0; j < 4; j++){  cout << stu[i].score[j] << " ";  }  cout << endl;  // 换行  }  return 0;  
}

1265蓝桥题 —— 排序

#include <bits/stdc++.h> // 包含了C++标准库中的大部分头文件  using namespace std; // 使用标准命名空间std  const int N = 5e5 + 3; // 定义一个常量N，其值为500003，作为数组a的最大可能大小  
int a[N]; // 定义一个全局数组a，大小为N  int main() 
{  int n; cin >> n; // 输入一个整数n，表示数组a中实际元素的数量  for (int i = 1; i <= n; ++i) cin >> a[i]; // 从a[1]开始（而不是通常的a[0]），输入n个整数到数组a中  sort(a + 1, a + 1 + n); // 对数组a中从a[1]到a[n]的元素进行排序  // 以升序打印数组a中的元素  for (int i = 1; i <= n; ++i)  cout << a[i] << " \n"[i == n]; // 打印每个元素和一个空格，如果i等于n（即最后一个元素），则打印换行符  // 这里使用了字符串字面量" \n"的数组索引技巧：// 当i==n时，[i==n]求值为[1]，选择'\n'；否则为[0]，选择' '  // 以降序打印数组a中的元素  for (int i = n; i >= 1; --i)  cout << a[i] << " \n"[i == 1];// 类似地，打印每个元素和一个空格，如果i等于1（即最后一个要打印的元素），则打印换行符  return 0; 
}

二、min和max函数

  • min和max函数
  • min(a，b)返回a和b中较小的那个值，只能传入两个值，或传入一个列表
  • 例如:
  • min(3, 5) = 3
  • min({1, 2, 3,4)) = 1
  • max(a，b)返回a和b中较大的那个值，只能传入两个值，或传入一个列表
  • 例如:
  • max(7，5)= 7
  • max([1, 2，3,4) = 4
  • 时间复杂度为O(1)，传入参数为数组时时间复杂度为O(n)，n为数组大小。
  • min，max函数是在取最值操作时最常用的操作。

三、min_element和max_element

min_element 和 max_element

头文件：#include<algorithm>

作用：返回容器中最小值和最大值的指针。max_element(first,end,cmp);其中cmp为可选择参数!

  • min_element(st,ed)返回地址[st,ed)中最小的那个值的下标(选代器)，传入参数为两个地址或迭代器。
  • max_element(st,ed)返回地址[st,ed)中最大的那个值的下标 (选代器)，传入参数为两个地址或迭代器。
  • 时间复杂度均为O(n)，n为数组大小(由传入的参数决定)。
int main()
{//初始化vector<int>v = { 5,1,3,9,11 };//			   [			)//输出最大的元素，*表示解引用，即通过地址（迭代器）得到值cout << *max_element(v.begin(), v.end()) << '\n';}

 497蓝桥题 —— 成绩分析



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#include <bits/stdc++.h> 
using namespace std;      const int N = 1e4 + 9;    
int a[N];                 int main() // 主函数  
{  ios::sync_with_stdio(0), cin.tie(0), cout.tie(0); // 加速输入输出流  int n; cin >> n; for (int i = 1; i <= n; ++i) cin >> a[i]; int mx = a[1], mi = a[1]; // 初始化最大值mx和最小值mi为数组的第一个元素a[1]  for (int i = 1; i <= n; ++i) // 遍历数组a中的所有元素  {  mx = max(mx, a[i]); // 更新最大值mx  mi = min(mi, a[i]); // 更新最小值mi  }  cout << mx << '\n' << mi << '\n'; // 输出最大值和最小值，每个值后面跟一个换行符  long long sum = 0; // 定义一个长整型变量sum，用于存储数组a中所有元素的总和  for (int i = 1; i <= n; ++i) sum += a[i]; // 遍历数组a，计算所有元素的总和  cout << fixed << setprecision(2) << 1.0 * sum / n << '\n'; // 输出平均值，保留两位小数  // 注意：这里使用1.0 * sum将sum转换为浮点数，以确保进行浮点数除法  return 0; // 程序执行成功，返回0  
}

四、nth_element

  • nth_element()进行部分排序，返回值为void()
  • 传入参数为三个地址或迭代器。其中第二个参数位置的元素将处于正确位置，其他位置元素的顺序可能是任意的，但前面的都比它小，后面的都比它大
  • nth_element()是c++的STL库中的函数，作用是将数组中第k小的整数放在区间第k个位置
  • 比如vector<int> nums = {9, 7, 5, 11, 12, 2, 14, 3, 10, 6};
  • nth_element 会重新排列序列，使得第5小的元素位于正确的位置（索引为4的位置），且该元素之前的所有元素都不大于它，之后的元素都不小于它。
  • 使用一次nth_element()的时间复杂度为O ( n )。

int main()
{// 初始化一个包含7个整数的vector  vector<int> v = { 5,1,7,3,10,18,9 };// 使用nth_element进行部分排序  // 将v中的元素重新排列，使得v[3]位置上的元素位于排序后应在的位置  // v[0]到v[2]的元素都不大于v[3]，v[4]到v[6]的元素都不小于v[3]  nth_element(v.begin(), v.begin() + 3, v.end());// 输出vector中的元素  for (auto& i : v)cout << i << ' '; // 注意：这里应该使用' '空格而不是'\n'换行符  return 0;
}

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