C++ 标准模板库

C++ 标准模板库 (STL, Standard Template Library)：包含一些常用数据结构与算法的模板的 C++ 软件库。其包含四个组件——算法 (Algorithms)、容器 (Containers)、仿函数 (Functors)、迭代器 (Iterators).

示例：

• 算法：sort(a.begin(), a.end())
• 容器：priority_queue<int> pque
• 仿函数：greater<int>()
• 迭代器：vector<int>::iterator it = a.begin()

1 前言

STL 作为一个封装良好，性能合格的 C++ 标准库，在算法竞赛中运用极其常见。灵活且正确使用 STL 可以节省非常多解题时间，这一点不仅是由于可以直接调用，还是因为它封装良好，可以让代码的可读性变高，解题思路更清晰，调试过程 往往 更顺利。

不过 STL 毕竟使用了很多复杂的结构来实现丰富的功能，它的效率往往是比不上自己手搓针对特定题目的数据结构与算法的。因此，STL 的使用相当于使用更长的运行时间换取更高的编程效率。因此，在实际比赛中要权衡 STL 的利弊，不过这一点就得靠经验了。

接下来，我会分享在算法竞赛中常用的 STL 容器和算法，对于函数和迭代器，就不着重展开讲了。

2 常用容器

2.1 内容总览

打勾的是本次将会详细讲解的，加粗的是算法竞赛中有必要学习的。

• 顺序容器

  • [ ] array

  • [x] vector

  • [ ] deque

  • [ ] forward_list

  • [ ] list

• 关联容器

  • [x] set
  • [x] map
  • [ ] multiset
  • [ ] multimap

• 无序关联容器

  • [ ] unordered_set
  • [ ] unordered_map
  • [ ] unordered_multiset
  • [ ] unordered_multimap

• 容器适配器

  • [x] stack
  • [x] queue
  • [x] priority_queue
  • [ ] flat_set
  • [ ] flat_map
  • [ ] flat_multiset
  • [ ] flat_multimap

• 字符串

  • [x] string (basic_string<char>)

• 对与元组

  • [x] pair
  • [ ] tuple

2.2 向量 vector

#include <vector>

连续的顺序的储存结构（和数组一样的类别），但是有长度可变的特性。

2.2.1 常用方法

构造

vector<类型> arr(长度, [初值])

时间复杂度：$O(n)$

常用的一维和二维数组构造示例，高维也是一样的（就是会有点长）.

vector<int> arr;         // 构造int数组
vector<int> arr(100);    // 构造初始长100的int数组
vector<int> arr(100, 1); // 构造初始长100的int数组，初值为1

vector<vector<int>> mat(100, vector<int> ());       // 构造初始100行，不指定列数的二维数组
vector<vector<int>> mat(100, vector<int> (666, -1)) // 构造初始100行，初始666列的二维数组，初值为-1

构造二维数组的奇葩写法，千万别用：

vector<int> arr[100];         // 正确，构造初始100行，不指定列数的二维数组，可用于链式前向星存图
vector<int> arr[100](100, 1); // 语法错误！
vector<int> arr(100, 1)[100]; // 语法错误！
vector<int> arr[100] {{100, 1}, 这里省略98个 ,{100, 1}}; // 正确但奇葩，使用列表初始化

尾接 & 尾删

• .push_back(元素)：在 vector 尾接一个元素，数组长度 $+1$.
• .pop_back()：删除 vector 尾部的一个元素，数组长度 $-1$

时间复杂度：均摊 $O(1)$

// init: arr = []
arr.push_back(1);
// after: arr = [1]
arr.push_back(2);
// after: arr = [1, 2]
arr.pop_back();
// after: arr = [1]
arr.pop_back();
// after: arr = []

中括号运算符

和一般数组一样的作用

时间复杂度：$O(1)$

获取长度

.size()

获取当前 vector 的长度

时间复杂度：$O(1)$

for (int i = 0; i < arr.size(); i++)
    cout << a[i] << endl;

清空

.clear()

清空 vector

时间复杂度：$O(n)$

判空

.empty()

如果是空返回 true 反之返回 false.

时间复杂度：$O(1)$

改变长度

.resize(新长度, [默认值])

修改 vector 的长度

• 如果是缩短，则删除多余的值
• 如果是扩大，且指定了默认值，则新元素均为默认值**（旧元素不变）**

时间复杂度：$O(n)$

2.2.2 适用情形

一般情况 vector 可以替换掉普通数组，除非该题卡常。

有些情况普通数组没法解决：$n\times m$ 的矩阵，$1\leq n,m\leq 10^6$ 且 $n\times m \leq 10^6$

• 如果用普通数组 int mat[1000010][1000010]，浪费内存，会导致 MLE。
• 如果使用 vector<vector<int>> mat(n + 10, vector<int> (m + 10))，完美解决该问题。

另外，vector 的数据储存在堆空间中，不会爆栈。

2.2.3 注意事项

提前指定长度

如果长度已经确定，那么应当直接在构造函数指定长度，而不是一个一个 .push_back(). 因为 vector 额外内存耗尽后的重分配是有时间开销的，直接指定长度就不会出现重分配了。

// 优化前: 522ms
vector<int> a;
for (int i = 0; i < 1e8; i++)
    a.push_back(i);
// 优化后: 259ms
vector<int> a(1e8);
for (int i = 0; i < a.size(); i++)
    a[i] = i;

当心 size_t 溢出

vector 获取长度的方法 .size() 返回值类型为 size_t，通常 OJ 平台使用的是 32 位编译器（有些平台例如 cf 可选 64 位），那么该类型范围为 $[0,2^{32})$.

vector<int> a(65536);
long long a = a.size() * a.size(); // 直接溢出变成0了

2.3 栈 stack

#include <stack>

通过二次封装双端队列 (deque) 容器，实现先进后出的栈数据结构。

2.3.1 常用方法

作用	用法	示例
构造	stack<类型> stk	stack<int> stk;
进栈	.push(元素)	stk.push(1);
出栈	.pop()	stk.pop();
取栈顶	.top()	int a = stk.top();
查看大小 / 清空 / 判空	略	略

2.3.2 适用情形

如果不卡常的话，就可以直接用它而不需要手写栈了。

另外，vector 也可以当栈用，vector 的 .back() 取尾部元素，就相当于取栈顶，.push_back() 相当于进栈，.pop_back() 相当于出栈。

2.3.3 注意事项

不可访问内部元素！下面都是错误用法

for (int i = 0; i < stk.size(); i++)
    cout << stk[i] << endl;
for (auto ele : stk)
    cout << stk << endl;

2.4 队列 queue

#include <queue>

通过二次封装双端队列 (deque) 容器，实现先进先出的队列数据结构。

2.4.1 常用方法

作用	用法	示例
构造	queue<类型> que	queue<int> que;
进队	.push(元素)	que.push(1);
出队	.pop()	que.pop();
取队首	.front()	int a = que.front();
取队尾	.back()	int a = que.back();
查看大小 / 清空 / 判空	略	略

2.4.2 适用情形

如果不卡常的话，就可以直接用它而不需要手写队列了。

2.4.3 注意事项

不可访问内部元素！下面都是错误用法

for (int i = 0; i < que.size(); i++)
    cout << que[i] << endl;
for (auto ele : que)
    cout << ele << endl;

2.5 优先队列 priority_queue

#include <queue>

提供常数时间的最大元素查找，对数时间的插入与提取，底层原理是二叉堆。

2.5.1 常用方法

构造

priority_queue<类型, 容器, 比较器> pque

• 类型：要储存的数据类型
• 容器：储存数据的底层容器，默认为 vector<类型>，竞赛中保持默认即可
• 比较器：比较大小使用的比较器，默认为 less<类型>，可自定义

priority_queue<int> pque1;                            // 储存int的大顶堆
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> pque2; // 储存int的小顶堆

对于需要自定义比较器的情况，涉及一些初学时容易看迷糊的语法（重载小括号运算符 / lambda 表达式），在此就不展开讲了。如果想要了解，可以查阅 cppreference 中的代码示例。

其他

作用	用法	示例
进堆	.push(元素)	que.push(1);
出堆	.pop()	que.pop();
取堆顶	.top()	int a = que.top();
查看大小 / 判空	略	略

进出队复杂度 $O(\log n)$，取堆顶 $O(1)$.

2.5.2 适用情形

持续维护元素的有序性：每次向队列插入大小不定的元素，或者每次从队列里取出大小最小/最大的元素，元素数量 $n$，插入操作数量 $k$.

• 每次插入后进行快速排序：$k\cdot n\log n$
• 使用优先队列维护：$k\cdot\log n$

2.5.3 注意事项

仅堆顶可读

只可访问堆顶，其他元素都无法读取到。下面是错误用法：

cout << pque[1] << endl;

所有元素不可写

堆中所有元素是不可修改的。下面是错误用法：

pque[1] = 2;
pque.top() = 1;

如果你恰好要修改的是堆顶元素，那么是可以完成的：

int tp = pque.top();
pque.pop();
pque.push(tp + 1);

2.6 集合 set

#include <set>

提供对数时间的插入、删除、查找的集合数据结构。底层原理是红黑树。

集合三要素	解释	set	multiset	unordered_set
确定性	一个元素要么在集合中，要么不在	✔	✔	✔
互异性	一个元素仅可以在集合中出现一次	✔	❌（任意次）	✔
无序性	集合中的元素是没有顺序的	❌（从小到大）	❌（从小到大）	✔

2.6.1 常用方法

构造

set<类型, 比较器> st

• 类型：要储存的数据类型
• 比较器：比较大小使用的比较器，默认为 less<类型>，可自定义

set<int> st1;               // 储存int的集合（从小到大）
set<int, greater<int>> st2; // 储存int的集合（从大到小）

对于需要自定义比较器的情况，涉及一些初学时容易看迷糊的语法（重载小括号运算符 / lambda 表达式），在此就不展开讲了。

遍历

可使用迭代器进行遍历：

for (set<int>::iterator it = st.begin(); it != st.end(); ++it)
    cout << *it << endl;

基于范围的循环（C++ 11）：

for (auto &ele : st)
    cout << ele << endl;

其他

作用	用法	示例
插入元素	.insert(元素)	st.insert(1);
删除元素	.erase(元素)	st.erase(2);
查找元素	.find(元素)	auto it = st.find(1);
判断元素是否存在	.count(元素)	st.count(3);
查看大小 / 清空 / 判空	略	略

增删查时间复杂度均为 $O(\log n)$

2.6.2 适用情形

• 元素去重：$[1,1,3,2,4,4]\to[1,2,3,4]$
• 维护顺序：$[1,5,3,7,9]\to[1,3,5,7,9]$
• 元素是否出现过：元素大小 $[-10^{18},10^{18}]$，元素数量 $10^6$，vis 数组无法实现，通过 set 可以完成。

2.6.3 注意事项

不存在下标索引

set 虽说可遍历，但仅可使用迭代器进行遍历，它不存在下标这一概念，无法通过下标访问到数据。下面是错误用法：

cout << st[0] << endl;

元素只读

set 的迭代器取到的元素是只读的（因为是 const 迭代器），不可修改其值。如果要改，需要先 erase 再 insert. 下面是错误用法：

cout << *st.begin() << endl; // 正确。可读。
*st.begin() = 1;             // 错误！不可写！

不可用迭代器计算下标

set 的迭代器不能像 vector 一样相减得到下标。下面是错误用法：

auto it = st.find(2);      // 正确，返回2所在位置的迭代器。
int idx = it - st.begin(); // 错误！不可相减得到下标。

2.7 映射 map

#include <map>

提供对数时间的有序键值对结构。底层原理是红黑树。

映射：

$$\begin{matrix} 1&\to&2\\ 2&\to&2\\ 3&\to&1\\ 4&\to&5\\ &\vdots \end{matrix}$$

性质	解释	map	multimap	unordered_map
互异性	一个键仅可以在映射中出现一次	✔	❌（任意次）	✔
无序性	键是没有顺序的	❌（从小到大）	❌（从小到大）	✔

2.7.1 常用方法

构造

map<键类型, 值类型, 比较器> mp

• 键类型：要储存键的数据类型
• 值类型：要储存值的数据类型
• 比较器：键比较大小使用的比较器，默认为 less<类型>，可自定义

map<int, int> mp1;               // int->int 的映射（键从小到大）
map<int, int, greater<int>> st2; // int->int 的映射（键从大到小）

对于需要自定义比较器的情况，涉及一些初学时容易看迷糊的语法（重载小括号运算符 / lambda 表达式），在此就不展开讲了。

遍历

可使用迭代器进行遍历：

for (map<int, int>::iterator it = mp.begin(); it != mp.end(); ++it)
    cout << it->first << ' ' << it->second << endl;

基于范围的循环（C++ 11）：

for (auto &pr : mp)
    cout << pr.first << ' ' << pr.second << endl;

结构化绑定 + 基于范围的循环（C++17）：

for (auto &[key, val] : mp)
    cout << key << ' ' << val << endl;

其他

作用	用法	示例
增 / 改 / 查元素	中括号	mp[1] = 2;
查元素（返回迭代器）	.find(元素)	auto it = mp.find(1);
删除元素	.erase(元素)	mp.erase(2);
判断元素是否存在	.count(元素)	mp.count(3);
查看大小 / 清空 / 判空	略	略

增删改查时间复杂度均为 $O(\log n)$

2.7.2 适用情形

需要维护映射的场景可以使用：输入若干字符串，统计每种字符串的出现次数。(map<string, int> mp)

2.7.3 注意事项

中括号访问时默认值

如果使用中括号访问 map 时对应的键不存在，那么会新增这个键，并且值为默认值，因此中括号会影响键的存在性。

map<char, int> mp;
cout << mp.count('a') << endl; // 0
mp['a'];                       // 即使什么都没做，此时mp['a']=0已经插入了
cout << mp.count('a') << endl; // 1
cout << mp['a'] << endl;       // 0

不可用迭代器计算下标

map 的迭代器不能像 vector 一样相减得到下标。下面是错误用法：

auto it = mp.find('a');      // 正确，返回2所在位置的迭代器。
int idx = it - mp.begin();   // 错误！不可相减得到下标。

2.8 字符串 string

#include <string>

顾名思义，就是储存字符串的。

2.8.1 常用方法

构造

构造函数：string(长度, 初值)

string s1;           // 构造字符串，为空
string s2 = "awa!";  // 构造字符串，并赋值awa!
string s3(10, '6');  // 构造字符串，通过构造函数构造为6666666666

输入输出

C++

string s;
cin >> s;
cout << s;

C

string s;
char buf[100];
scanf("%s", &buf);
s = buf;
printf("%s", s.c_str());

其他

作用	用法	示例
修改、查询指定下标字符	[]	s[1] = 'a';
是否相同	==	if (s1 == s2) ...
字符串连接	+	string s = s1 + s2;
尾接字符串	+=	s += "awa";
取子串	.substr(起始下标, 子串长度)	string sub = s.substr(2, 10);
查找字符串	.find(字符串, 起始下标)	int pos = s.find("awa");

数值与字符串互转（C++11）

源	目的	函数
int / long long / float / double / long double	string	to_string()
string	int	stoi()
string	long long	stoll()
string	float	stof()
string	double	stod()
string	long double	stold()

2.8.2 适用情形

非常好用！建议直接把字符数组扔了，赶快投入 string 的怀抱。

2.8.3 注意事项

尾接字符串一定要用 +=

string 的 += 运算符，将会在原字符串原地尾接字符串。而 + 了再 = 赋值，会先生成一个临时变量，在复制给 string.

通常字符串长度可以很长，如果使用 + 字符串很容易就 TLE 了。

// 优化前: 15139ms
string s;
for (int i = 0; i < 5e5; i++)
    s = s + "a";

// 优化后: < 1ms (计时器显示0)
string s;
for (int i = 0; i < 5e5; i++)
    s += "a";

.substr() 方法的奇葩参数

一定要注意，C++ string 的取子串的第一个参数是子串起点下标，第二个参数是子串长度。

第二个参数不是子串终点！不是子串终点！要与 java 等其他语言区分开来。

.find() 方法的复杂度

该方法实现为暴力实现，时间复杂度为 $O(n^2)$.

不要幻想 STL 内置了个 $O(n)$ 的 KMP 算法

2.9 二元组 pair

#include <utility>

顾名思义，就是储存二元组的。

2.9.1 常用方法

构造

pair<第一个值类型, 第二个值类型> pr

• 第一个值类型：要储存的第一个值的数据类型
• 第二个值类型：要储存的第二个值的数据类型

pair<int, int> p1;
pair<int, long long> p2;
pair<char, int> p3;
// ...

赋值

老式

pair<int, char> pr = make_pair(1, 'a');

列表构造 C++11

pair<int, char> pr = {1, 'a'};

取值

直接取值

• 取第一个值：.first
• 取第二个值：.second

pair<int, char> pr = {1, 'a'};
int awa = pr.first;
char bwb = pr.second;

结构化绑定 C++17

pair<int, char> pr = {1, 'a'};
auto &[awa, bwb] = pr;

判同

直接用 == 运算符

pair<int, int> p1 = {1, 2};
pair<int, int> p2 = {1, 3};
if (p1 == p2) { ... } // false

2.9.2 适用场景

所有需要二元组的场景均可使用，效率和自己定义结构体差不多。

2.9.3 注意事项

无

3 迭代器简介

3.1 迭代器是什么？

不搞抽象，直接举例。

对于一个 vector，我们可以用下标遍历：

for (int i = 0; i < a.size(); i++)
    cout << a[i] << endl;

我们同时也可以用迭代器来遍历：

for (vector<int>::iterator it = a.begin(); it != a.end(); ++it)
    cout << *it << endl;

• a.begin() 是一个迭代器，指向的是第一个元素
• a.end() 是一个迭代器，指向的是最后一个元素再后面一位
• 上述迭代器具有自增运算符，自增则迭代器向下一个元素移动
• 迭代器与指针相似，如果对它使用解引用运算符，即 *it，就能取到对应值了

3.2 为何需要迭代器？

很多数据结构并不是线性的（例如红黑树），对于非线性数据结构，下标是无意义的。无法使用下标来遍历整个数据结构。

迭代器的作用就是定义某个数据结构的遍历方式，通过迭代器的增减，代表遍历到的位置，通过迭代器便能成功遍历非线性结构了。

例如，set 的实现是红黑树，我们是没法用下标来访问元素的。但是通过迭代器，我们就能遍历 set 中的元素了：

for (set<int>::iterator it = st.begin(); it != st.end(); ++it)
    cout << *it << endl;

3.3 迭代器用法

对于 vector 容器，它的迭代器功能比较完整，以它举例：

• .begin()：头迭代器
• .end()：尾迭代器
• .rbegin()：反向头迭代器
• .rend()：反向尾迭代器
• 迭代器 + 整型：将迭代器向后移动
• 迭代器 - 整型：将迭代器向前移动
• 迭代器 ++：将迭代器向后移动 1 位
• 迭代器 --：将迭代器向前移动 1 位
• 迭代器 - 迭代器：两个迭代器的距离
• prev(it)：返回 it 的前一个迭代器
• next(it)：返回 it 的后一个迭代器

对于其他容器，由于其结构特性，上面的功能不一定都有（例如 set 的迭代器是不能相减求距离的）

3.4 常见问题

.end() 和 .rend() 指向的位置是无意义的值

对于一个长度为 10 的数组：for (int i = 0; i < 10; i++)，第 10 位是不可访问的

对于一个长度为 10 的容器：for (auto it = a.begin(); it != a.end(); ++it)，.end 是不可访问的

不同容器的迭代器功能可能不一样

迭代器细化的话有正向、反向、双向，每个容器的迭代器支持的运算符也可能不同，因此不同容器的迭代器细节很有可能是不一样的。

删除操作时需要警惕

为什么 3 没删掉？

vector<int> a{1, 2, 3, 4};
for (auto it = a.begin(); it != a.end(); ++it)
    if (*it == 2 || *it == 3)
        a.erase(it);
// a = [1, 3, 4]

为啥 RE 了？

vector<int> a{1, 2, 3, 4};
for (auto it = a.begin(); it != a.end(); ++it)
    if (*it == 4)
        a.erase(it);

建议：如无必要，别用迭代器操作容器。（遍历与访问没关系）

4 常用算法

4.1 内容总览

打勾的是本次将会详细讲解的，其他的是算法竞赛中建议学习的，不在下表列出的在比赛中基本用不到。

（很多函数的功能很简单，自己都能快速写出来，但是使用函数可以让代码可读性变得更高，这在比赛中是至关紧要的）

• 算法库 Algorithm

  • [ ] count()
  • [ ] find()
  • [ ] fill()
  • [x] swap()
  • [x] reverse()
  • [ ] shuffle() C++11
  • [x] unique()
  • [x] sort()
  • [x] lower_bound() / upper_bound()
  • [x] max() / min()
  • [ ] max_element() / min_element()
  • [ ] prev_permutation() / next_permutation()

• 数学函数 cmath

  • [x] abs()
  • [x] exp()
  • [x] log() / log10() / log2()
  • [x] pow()
  • [x] sqrt()
  • [ ] sin() / cos() / tan()
  • [ ] asin() / acos() / atan()
  • [ ] sinh() / cosh() / tanh()
  • [ ] asinh() / acosh() / atanh() C++11
  • [x] ceil() / floor()
  • [x] round() C++11

• 数值算法 numeric

  • [ ] iota() C++11
  • [ ] accumulate()
  • [x] gcd() C++17
  • [x] lcm() C++17

• 伪随机数生成 random

  • [ ] mt19937
  • [ ] random_device()

4.2 swap()

交换两个变量的值

用法示例

template< class T >
void swap( T& a, T& b );

int a = 0, b = 1;
swap(a, b);
// now a = 1, b = 0

int arr[10] {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
swap(arr[4], arr[6]);
// now arr = {0, 1, 2, 3, 6, 5, 4, 7, 8, 9}

注意事项

这个 swap 参数是引用的，不需要像 C 语言一样取地址。

4.3 sort()

使用快速排序给一个可迭代对象排序

用法示例

template< class RandomIt, class Compare >
void sort( RandomIt first, RandomIt last, Compare comp );

默认排序从小到大

vector<int> arr{1, 9, 1, 9, 8, 1, 0};
sort(arr.begin(), arr.end());
// arr = [0, 1, 1, 1, 8, 9, 9]

如果要从大到小，则需要传比较器进去。

vector<int> arr{1, 9, 1, 9, 8, 1, 0};
sort(arr.begin(), arr.end(), greater<int>());
// arr = [9, 9, 8, 1, 1, 1, 0]

如果需要完成特殊比较，则需要手写比较器。

比较器函数返回值是 bool 类型，传参是需要比较的两个元素。记我们定义的该比较操作为 $\star$：

• 若 $a\star b$，则比较器函数应当返回 true
• 若 $a\not\star b$，则比较器函数应当返回 false

**注意：**如果 $a=b$，比较器函数必须返回 false

bool cmp(pair<int, int> a, pair<int, int> b)
{
    if (a.second != b.second)
        return a.second < b.second;
    return a.first > b.first;
}

int main()
{
    vector<pair<int, int>> arr{{1, 9}, {2, 9}, {8, 1}, {0, 0}};
	sort(arr.begin(), arr.end(), cmp);
    // arr = [(0, 0), (8, 1), (2, 9), (1, 9)]
}

4.4 lower_bound() / upper_bound()

在已升序排序的元素中，应用二分查找检索指定元素，返回对应元素迭代器位置。找不到则返回尾迭代器。

• lower_bound(): 寻找 $\geq x$ 的第一个元素的位置
• upper_bound(): 寻找 $>x$ 的第一个元素的位置

怎么找 $\leq x$ / $< x$ 的第一个元素呢？

• $>x$ 的第一个元素的前一个元素（如果有）便是 $\leq x$ 的第一个元素
• $\geq x$ 的第一个元素的前一个元素（如果有）便是 $<x$ 的第一个元素

返回的是迭代器，如何转成下标索引呢？减去头迭代器即可。

用法示例

template< class ForwardIt, class T >
ForwardIt lower_bound( ForwardIt first, ForwardIt last, const T& value );

vector<int> arr{0, 1, 1, 1, 8, 9, 9};
vector<int>::iterator it = lower_bound(arr.begin(), arr.end(), 7);
int idx = it - arr.begin();
// idx = 4

我们通常写成一行：

vector<int> arr{0, 1, 1, 1, 8, 9, 9};
idx = lower_bound(arr.begin(), arr.end(), 7) - arr.begin(); // 4
idx = lower_bound(arr.begin(), arr.end(), 8) - arr.begin(); // 4
idx = upper_bound(arr.begin(), arr.end(), 7) - arr.begin(); // 4
idx = upper_bound(arr.begin(), arr.end(), 8) - arr.begin(); // 5

4.5 reverse()

反转一个可迭代对象的元素顺序

用法示例

template< class BidirIt >
void reverse( BidirIt first, BidirIt last );

vector<int> arr(10);
iota(arr.begin(), arr.end(), 1);
// 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
reverse(arr.begin(), arr.end());
// 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1

4.6 max() / min()

返回最大值 / 最小值的数值

用法示例

int mx = max(1, 2); // 2
int mn = min(1, 2); // 1

在 C++11 之后，可以使用列表构造语法传入一个列表，这样就能一次性给多个元素找最大值而不用套娃了：

// Before C++11
int mx = max(max(1, 2), max(3, 4)); // 4
int mn = min(min(1, 2), min(3, 4)); // 1

// After C++11
int mx = max({1, 2, 3, 4}); // 4
int mn = min({1, 2, 3, 4}); // 1

4.7 unique()

消除数组的重复相邻元素，数组长度不变，但是有效数据缩短，返回的是有效数据位置的结尾迭代器。

例如：$[1,1,4,5,1,4]\to[1,4,5,1,4,\underline?]$，下划线位置为返回的迭代器指向。

template< class ForwardIt >
ForwardIt unique( ForwardIt first, ForwardIt last );

用法示例

单独使用 unique 并不能达成去重效果，因为它只消除相邻的重复元素。但是如果序列有序，那么它就能去重了。

但是它去重后，序列尾部会产生一些无效数据：$[1,1,2,4,4,4,5]\to[1,2,4,5,\underline?,?,?]$，为了删掉这些无效数据，我们需要结合 erase.

最终，给 vector 去重的写法便是：

vector<int> arr{1, 2, 1, 4, 5, 4, 4};
sort(arr.begin(), arr.end());
arr.erase(unique(arr.begin(), arr.end()), arr.end());

4.8 数学函数

所有函数参数均支持 int / long long / float / double / long double

公式	示例
$f(x)=\lvert x\rvert$	abs(-1.0)
$f(x)=e^x$	exp(2)
$f(x)=\ln x$	log(3)
$f(x,y)=x^y$	pow(2, 3)
$f(x)=\sqrt x$	sqrt(2)
$f(x)=\lceil x\rceil$	ceil(2.1)
$f(x)=\lfloor x\rfloor$	floor(2.1)
$f(x)=\left<x\right>$	rount(2.1)

注意事项

由于浮点误差，有些的数学函数的行为可能与预期不符，导致 WA。如果你的操作数都是整型，那么用下面的写法会更稳妥。

原文地址：https://codeforces.com/blog/entry/107717

• $\lfloor\frac{a}{b}\rfloor$
  • 别用：floor(1.0 * a / b)
  • 要用：a / b
• $\lceil\frac{a}{b}\rceil$
  • 别用：ceil(1.0 * a / b)
  • 要用：(a + b - 1) / b （$\lceil\frac{a}{b}\rceil=\lfloor\frac{a+b-1}{b}\rfloor$）
• $\lfloor\sqrt a\rfloor$
  • 别用：(int) sqrt(a)
  • 要用：二分查找 https://io.zouht.com/7.html
• $a^b$
  • 别用：pow(a, b)
  • 要用：快速幂 https://io.zouht.com/18.html
• $\lfloor\log_2 a\rfloor$
  • 别用：log2(a)
  • 要用：__lg （不规范，但是这是竞赛）/ bit_width（C++20 可用）

4.9 gcd() / lcm()

（C++17）返回最大公因数 / 最小公倍数

int x = gcd(8, 12); // 4
int y = lcm(8, 12); // 24

如果不是 C17，但是是 GNU 编译器（g），那么可以用内置函数 __gcd().

当然，gcd / lcm 函数也挺好写，直接写也行（欧几里得算法）：

int gcd(int a, int b)
{
    if (!b)
        return a;
    return gcd(b, a % b);
}

int lcm(int a, int b)
{
    return a / gcd(a, b) * b;
}