数值算法(accumluate,inner_product,partial_sum,adjacent_difference,power,itoa)

accumulate

template <class InputIterator,class T>
T accumulate(InputIterator first, InputIterator last, T init)
{
    for (; first != last; first++)
    {
        init = init + *first;    
    }
    return init;
}
 
template <class InputIterator,class T,class BinaryOperation>
T accumulate(InputIterator first, InputIterator last, T init, BinaryOperation binary_op)
{
    for (; first != last; first++)
    {
        init = binary_op(init, *first);
    }
    return init;
}

1. 一定要提供一个init这样明确的初始值，这样因为在[first.last)中为空时，仍然有明确的定义
2. 双参操作符不一定具有交换性和结合性，因为所有的accumulate操作都有明确的定义，先初始化init操作，然后对[first,last)中的每一个iterator i，从头到尾执行result=result+*i,或result=binary_op(result,*i)，也就是先用init和[first,last)中的*first做运算，在用得到的结果和[first,last)中剩余的每个元素做运算
3. 二元仿函数不必满足交换律和结合律

#include <iostream>
#include <numeric>
#include <vector>
#include <functional>
using namespace std;

class F
{
    public:
        int operator()(int i,int j)
        {
            return i-j;    
        }    
};
int main()
{
    vector<int> v{1,2,3};
    int t=accumulate(v.begin(),v.end(),1,multiplies<int>());
    cout<<"t:"<<t<<endl;
    
    int t1=accumulate(v.begin(),v.end(),0,F());
    cout<<"t1:"<<t1<<endl;
    
    return 0;
}

inner_product

template <class InputIterator1, class InputIterator2, class T>
T inner_product(InputIterator1 first1, InputIterator1 last1,
                InputIterator2 first2, T init)
{
    // 以第一序列为依据，将两个序列都走一遍
    for (; first1 != last1; ++first1, ++first2)
    {
        init = init + (*first1 * *first2);    //执行两个序列的一般内积
    }
    return init;
}

template <class InputIterator1, class InputIterator2,
          class BinaryOperation1, class BinaryOperation2, class T>
T inner_product(InputIterator1 first1, InputIterator1 last1,InputIterator2 first2, T init,
                BinaryOperation1 binary_op1, BinaryOperation2 binary_op2)
{
    for (; first1 != last1; ++first1, ++first2)
    {
        init = binary_op1(init, binary_op2(*first1, *first2));    //执行两个序列的一般内积
    }
    return init;
}

1. 计算[first1,last1)和[first2,last2+(last1-first1))的一般化内积，如果要计算两个vector的一般化内积，把init置为0
2. 第一个版本先执行result=init，然后执行result=result+(*i)*(first2+(i-first1))
3. 第二个版本先执行result=init，再执行binary_op2(*i,*(first2+(i-first1)),然后执行binary_op1(result,binary_op2(*i,*(first2+(i-first1))),依次循环...
4. 二元仿函数不必满足交换律和结合律

#include <iostream>
#include <numeric>
#include <vector>
#include <functional>
using namespace std;

class F1
{
    public:
        int operator()(int i,int j)
        {
            //clog<<" 执行F1"<<endl; 
            return i+j;
        }
};
class F2
{
    public:
        int operator()(int i,int j)
        {
            //clog<<" 执行F2"<<endl;
            return i/j;
        }
};
int main()
{
    vector<int> v{1,2,3};
    vector<int> v1{1,2,3,4,5,6};

    int t=inner_product(v.begin(),v.end(),v1.begin(),0);
    cout<<"t:"<<t<<endl;
    
    int t1=inner_product(v.begin(),v.end(),v1.begin(),0,F1(),F2());
    cout<<"t1:"<<t1<<endl;
    return 0;
}

 parital_sum

　　计算部分总和，先将*first赋值result，再将*first和*（first+1）赋值给*（result+1）等等，result可以等于first，次函数与adjacent_difference，返回值指向输出算法的尾区间:result+(last-first)

template <class InputIterator, class OutputIterator>
OutputIterator partial_sum(InputIterator first, InputIterator last, OutputIterator result)
{
    if (first == last)
    {
        return result;    // 区间内容为空直接返回result
    }
    *result = *first;    // 首先记录第一个元素(即原容器中第一个元素内容不变)
    iterator_traits<InputIterator>::value_type value = *first;
    while (++first != last)    // 之后的元素为本位置+前一个位置的值
    {
        value = value + *first;
        *++result = value;
    }
    return ++result;
}
 
template <class InputIterator, class OutputIterator, class BinaryOperation>
OutputIterator partial_sum(InputIterator first, InputIterator last, 
                            OutputIterator result, BinaryOperation binary_op)
{
    if (first == last)
    {
        return result;    // 区间内容为空直接返回result
    }
    *result = *first;    // 首先记录第一个元素(即原容器中第一个元素内容不变)
    iterator_traits<InputIterator>::value_type value = *first;
    while (++first != last)    
    {
        value = binary_op(value, *first);
        *++result = value;
    }
    return ++result;
}

adjacent_difference

1. 如果result==first，可以就地计算元素的差，储存第一元素的值可以重建输入区间的内容
2. 先将*first赋值给*result,对于[first+1,last)中的每个iterator i，第一版本(重载operator -)将*i与*(i-1)之差赋值给*(result+(i-first))，第二版本（自己重定义函数对象）是binary(*i,*(i-1))赋值给*(result+(i-first))

template <class InputIterator, class OutputIterator>
OutputIterator adjacent_difference(InputIterator first, InputIterator last, OutputIterator result)
{
    if (first == last)
    {
        return result;    // 区间内容为空直接返回result
    }
    *result = *first;    // 首先记录第一个元素(即原容器中第一个元素内容不变)
    //return __adjacent_difference(firsts,last,result,value_tyope(first));
    iterator_traits<InputIterator>::value_type value = *first;
    while (++first != last)    // 之后的元素为本位置-前一个位置的值
    {//__adjacent_difference的内容
        T tmp = *first;
        *++first = tmp - value;
        value = tmp;
    }
    return ++result;
}

template <class InputIterator, class OutputIterator, class BinaryOperation>
OutputIterator adjacent_difference(InputIterator first, InputIterator last,
                                    OutputIterator result, BinaryOperation binary_op)
{
    if (first == last)
    {
        return result;    // 区间内容为空直接返回result
    }
    *result = *first;    // 首先记录第一个元素(即原容器中第一个元素内容不变)
    iterator_traits<InputIterator>::value_type value = *first;
    while (++first != last)
    {
        T tmp = *first;
        *++first = binary_op(tmp, value);
        value = tmp;
    }
    return ++result;
}

power

template <class T, class Integer>
inline T power(T x, Integer n)
{
    return power(x,n,multiplies<T>());    // multiplies<T>()是一个仿函数的临时对象，意为相乘
}

// 版本2，如果指定为乘方运算，则当n >= 0时返回x^n
// MonoidOperation必须满足结合律，可不满足交换律
template <class T, class Integer, class MonoidOperation op>
T power(T x, Integer n, MonoidOperation op)
{
    if (n == 0)    // 直接返回1也行
    {
        return identity_element(op);    // 取出证同元素
    }
    else    // 过滤低位的0
    {
        while ((n & 1) == 0)
        {
            n >>= 1;    // n右移一位
            x = op(x, x);    // x = x op x;
        }

    }
    T result = x;
    n >>= 1;
    while (n != 0)
    {
        x = op(x, x);
        if ((n & 1) != 0)
        {
            result = op(result, x);
        }
        n >>= 1;
    }
    return result;
}

itoa

template <class ForwardIterator, class T>
void iota(ForwardIterator first, ForwardIterator last, T value)
{
    while (first != last)
    {
        *first = value++;
    }
}