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C++ search_n()函数用法(超级详细)

C++ search()函数》一节中,已经详细介绍了 search() 函数的功能和用法。在此基础上,本节再介绍一个功能类似的函数,即 search_n() 函数。

和 search() 一样,search_n() 函数也定义在<algorithm>头文件中,用于在指定区域内查找第一个符合要求的子序列。不同之处在于,前者查找的子序列中可包含多个不同的元素,而后者查找的只能是包含多个相同元素的子序列。

关于 search() 函数和 search_n() 函数的区别,给大家举个例子,下面有 3 个序列:

序列 A:1,2,3,4,4,4,1,2,3,4,4,4
序列 B:1,2,3
序列 C:4,4,4

如果想查找序列 B 在序列 A 中第一次出现的位置,就只能使用 search() 函数;而如果想查找序列 C 在序列 A 中第一次出现的位置,既可以使用 search() 函数,也可以使用 search_n() 函数。

search_n() 函数的语法格式如下:
//在 [first, last] 中查找 count 个 val 第一次连续出现的位置
ForwardIterator search_n (ForwardIterator first, ForwardIterator last,
                          Size count, const T& val);
//在 [first, last] 中查找第一个序列,该序列和 count 个 val 满足 pred 匹配规则
ForwardIterator search_n ( ForwardIterator first, ForwardIterator last,
                           Size count, const T& val, BinaryPredicate pred );
其中,各个参数的含义分别为:
  • first、last:都为正向迭代器,其组合 [first, last) 用于指定查找范围(也就是上面例子中的序列 A);
  • count、val:指定要查找的元素个数和元素值,以上面的序列 B 为例,该序列实际上就是 3 个元素 4,其中 count 为 3,val 为 4;
  • pred:用于自定义查找规则。该规则实际上是一个包含 2 个参数且返回值类型为 bool 的函数(第一个参数接收[first, last) 范围内的元素,第二个参数接收 val)。函数定义的形式可以是普通函数,也可以是函数对象。

实际上,第一种语法格式也可以看做是包含一个默认的 pred 参数,该参数指定的是一种相等规则,即在 [first, last) 范围内查找和 count 个 val 相等的子序列;而借助第二种语法格式,我们可以自定义一个当前场景需要的匹配规则。

同时,search_n() 函数会返回一个正向迭代器,当函数查找成功时,该迭代器指向查找到的子序列中的第一个元素;反之,如果查找失败,则该迭代器的指向和 last 迭代器相同。

举个例子:
#include <iostream>     // std::cout
#include <algorithm>    // std::search_n
#include <vector>       // std::vector
using namespace std;
//以普通函数的形式定义一个匹配规则
bool mycomp1(int i, int j) {
    return (i%j == 0);
}

//以函数对象的形式定义一个匹配规则
class mycomp2 {
public:
    bool operator()(const int& i, const int& j) {
        return (i%j == 0);
    }
};

int main() {
    int a[] = { 1,2,3,4,4,4,1,2,3,4,4,4 };
    //调用第一种语法格式,查找 myvector 容器中第一个 {4,4,4}
    int * it = search_n(a, a+12, 3, 4);
    if (it != a+12) {
        cout << "one:" << it - a << ",*it = " << *it << endl;
    }

    vector<int> myvector{1,2,4,8,3,4,6,8};
    //调用第二种语法格式,以自定义的 mycomp2 作为匹配规则,查找 myvector 容器中和 {16,16,16} 满足 mycomp2 规则的序列
    vector<int>::iterator iter = search_n(myvector.begin(), myvector.end(), 3, 2, mycomp2());
    if (iter != myvector.end()) {
        cout << "two:" << iter - myvector.begin() << ",*iter = " << *iter;
    }
    return 0;
}
程序执行结果为:

one:3,*it = 4
two:1,*iter = 2

程序中先后调用了 2 种语法格式的 search_n() 函数,其中第 28 行代码中,search_n() 函数不再采用默认的相等匹配规则,而是采用了自定义了 mycomp2 匹配规则。这意味着,该函数会去 myvector 容器中查找一个子序列,该序列中的 3 个元素都满足和 2 有 (i%j == 0) 的关系。显然,myvector 容器中符合条件的子序列有 2 个,分别为 {2,4,8} 和 {4,6,8},但 search_n() 函数只会查找到 {2,4,8}。

注意,search_n() 函数的第一种语法格式,其底层是借助 == 运算符实现的。这意味着,如果 [first, last] 区域内的元素为自定义的类对象或结构体变量时,使用此格式的 search_n() 函数之前,需要对 == 运算符进行重载。

C++ STL标准库官方给出了 search_n() 函数底层实现的参考代码,感兴趣的读者可自行分析,这里不再做过多描述:
template<class ForwardIterator, class Size, class T>
ForwardIterator search_n (ForwardIterator first, ForwardIterator last,
                            Size count, const T& val)
{
    ForwardIterator it, limit;
    Size i;
    limit=first; std::advance(limit,std::distance(first,last)-count);

    while (first!=limit)
    {
        it = first; i=0;
        while (*it==val)       // 或者 while (pred(*it,val)),对应第二种格式
        { ++it; if (++i==count) return first; }
        ++first;
    }
    return last;
}

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