纯小白蓝桥杯备赛笔记--DAY4（竞赛常用库函数）

1. 大小写转换

• islower和isupper：检查一个字符是否是小写或者大写。
  • islower：检查小写。
  • isupper：检查大写。
  • 函数的返回值为bool类型。
  • 头文件：或者是
• Tolower和toupper函数：
  • tolower（char ch）将ch转换为小写字母，大写不转换。
  • toupper同理。
• ASCII码：
  • 大写字母的范围：65~90
  • 小写字母的范围：97~122
    大写转小写：
    ch1=ch+32;//不推荐
    ch1=ch-‘A’+‘a’;//减去大写的那一列，从小写的那一列开始
    实现：小写转大写

#include
using namespace std;
char coverch(char ch)
{
        if(islower(ch))ch=toupper(ch);
        else if(isupper(ch))ch=tolower(ch);
        return ch;
}
int main()
{
        ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);
        string s;
        getline(cin,s);
        for(auto &i:s)
        {
                i=coverch(i);
        }
        cout<

2. 二分查找

• 二分查找的前提：库函数只能对数组进行二分查找，且数组中的元素是单调的。
  • 一般为单调不减，当然如果是单调不增也可以（需要修改比较函数sort）
• binary_search函数：
  • 用法：已排序的序列中查找特定元素。
  • 通过二分查找算法来确定列中是否存在目标元素。
  • 函数返回值是bool类型。
  • 获取找到元素的位置使用lower_bound函数或upper_bound函数。

#include
int main()
{
        using namespace std;
        ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);
        vector<int>numbers={1,3,5,7,9};
        int target=5;
        bool found=binary_search(numbers.begin(),numbers.end(),target);
        if(found)
        cout<<target<<" "<<"is found"<<endl;
        else
        cout<<target<<"is not found"<<endl;
        return 0;
 } 

• lower_bound和upper_bound函数
  • lower_bound(start,end,target)返回地址[start,end)中第一个大于等于x的元素的地址。（注：下标=地址-首地址）
  • upper_bound(start,end,target)返回地址[start,end)中第一个大于 x的元素的地址。（注意是左闭右开的区间）
  • 如果不存在则返回最后一个元素的下一个位置，在vector中即end（）。
  • 实现

#include
using namespace std;
int main()
{
        vector<int> s={5,1,7,3,10,18,9};
        sort(s.begin(),s.end());
        for(auto &i:s)
        cout<<i<<' ';
        cout<<"\n";
        //找到数组中第一个大于等于8的元素的地址
        cout<<(lower_bound(s.begin(),s.end(),8)-s.begin())<<"\n";
        return 0; 
}

• 例题：蓝桥1389二分查找数组

#include
using namespace std;
int main()
{
        ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);
        int data[200];
        for(int i = 0 ; i < 200 ; i ++)
        data[i] = 4 * i + 6;
        int target;
        cin>>target;
        cout<<lower_bound(data,data+200,target)-data<<"\n";
        return 0;
}

注：不是容器（例如：vector和list）对象的不能用begin（）函数。修改如下：

#include
using namespace std;
int main()
{
        ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);
        vector<int>data(200);
        for(int i = 0 ; i < 200 ; i ++)
        data[i] = 4 * i + 6;
        int target;
        cin>>target;
        cout<<lower_bound(data.begin(),data.end(),target)-data.begin()<<"\n";
        return 0;
}

3. 最值查找

• Min和max函数：
  • 时间复杂度为O（1），传入参数为数组（用{}）的时候时间复杂度为O（n），n为数组大小。
• min_element和max_element函数：
  • min_element(start,end)返回地址[start,end)中的最小的那个值的地址（迭代器），传入参数为两个地址或迭代器。
  • Max_element(start,end)返回地址[start,end)中的最大的那个值的地址（迭代器），传入参数为两个地址或迭代器。
  • 时间复杂度为O（n），n为数组大小
  • 返回值是具体的数字，而不是一个地址

#include
using namespace std;
int main()
{
        ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);
        vector<int>v={5,1,3,9,11};
        cout<<*min_element(v.begin(),v.end())<<"\n";
        return 0;
}

注：这段代码中的星号（*）表示解引用，即通过地址（迭代器）得到值。

• nth_element()函数
  • 格式：nth_element(start,k,end)
  • 用途，找出第k大个元素，则该元素的位置属于正确位置，其他元素的位置虽然是任意的，但是前面的都比它小，后面的都比它大。
  • 返回值为void()
  • 时间复杂度为O（n）

#include
using namespace std;
int main()
{
        vector<int>v={5,1,7,3,10,18,9};
        nth_element(v.begin(),v.begin()+3,v.end());//返回值为空，说明这条语句不能输出
        for(auto &i:v)
        cout<<i<<"\n";
        return 0; 
}

• 例题：497求最高分，最低分和平均分。（两种方法）

#include
using namespace std;
using ll=long long;//数组记得开long long
const int N=10001;
int a[N];
int main()
{
        ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);
        int n;cin>>n;
        ll sum=0;
        for(int i=1;i<=n;i++)
        {
        cin>>a[i];
                sum+=a[i];        
                }
        cout<<*max_element(a+1,a+n+1)<<"\n";//定义的是数组时使用数组名，定义的是容器时使用begin函数 
                cout<<*min_element(a+1,a+n+1)<<"\n";
                cout<<fixed<<setprecision(2)<<1.0*sum/n<<"\n";
                return 0;          
}

#include
using namespace std;
int main()
{
        ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);
        int n;
        int s[10001];
        int maxa=0;int mina=100;double sum=0;
        double c=0;
        cin>>n;
        for(int i=0;i<n;i++)
        {
                cin>>s[i];
                maxa=max(maxa,s[i]);
                mina=min(mina,s[i]);
                sum+=s[i];
         } 
         c=sum/double(n);
         cout<<maxa<<endl;
         cout<<mina<<endl;
         printf("%.2lf",c);
         return 0;
}

注：c++如何保留小数：

#include 
#include 

int main() {
    double num = 3.14159;
    std::cout << std::fixed << std::setprecision(2) << num << std::endl;
    return 0;
}

使用std::fixed和std::setprecision(2)设置输出保留两位小数。
4. 排序

• sort简介：
  • sort函数包含在头文件中。
  • 在使用前需要#include或者使用万能头文件。
  • 用途：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，时间复杂度为O（nlogn）。
  • 用法：sort(起始地址，结束地址的下一位，*比较函数)

 #include
using namespace std;
int main()
{
        ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);
        int a[100];
        int n;
        cin>>n;
        for(int i=1;i<=n;i++)
        cin>>a[i];
        //对数组进行排序
        sort(a+1,a+n+1);
        //输出
        for(int i=1;i<=n;i++)cout<<a[i]<<' ';
        return 0; 
 } 

#include
using namespace std;
int main()
{
        ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);
        vector<int>a={5,1,3,9,11};
        //对数组进行排序
        sort(a.begin(),a.end());
        //输出
        for(auto i:a)cout<<i<<' ';
        return 0; 
 } 

• 自定义比较函数：在sort函数末尾传入第三个表达式，这个表达式可以是函数也可以是lambda表达式。
  • 函数：

#include
using namespace std;
bool cmp(const int &u,const int &v)
{
        return u>v;
}
int main()
{
        ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);
        vector<int>a={5,1,3,9,11};
        //对数组进行排序
        sort(a.begin(),a.end(),cmp);
        //输出
        for(int i=0;i<a.size();i++)cout<<a[i]<<' ';
        return 0; 
 } 

• lambda表达式：（匿名函数，一般用在只在程序中用一下，其他地方用不到的情况）

#include
using namespace std;
int main()
{
        ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);
        vector<int>a={5,1,3,9,11};
        //对数组进行排序
        sort(a.begin(),a.end(),[](const int &u,const int &v)//方括号内也可以放&表示引用 
        {
                return u>v;
        });
        //输出
        for(int i=0;i<a.size();i++)cout<<a[i]<<' ';
        return 0; 
 } 

• 也可以用在结构体中，其中函数的参数只有一个。

 struct Node
 {
         int u,v;
         bool operator < (const Node &m)const//这里可以把perator < 整体看做一个函数名 
         {
                 return u==m.u?v<m.v:u<m.u;//以u为第一关键字，v为第二关键字 
         }
  } 

• 例题：1265:对一个数组分别实现由小到大和由大到小输出

#include
using namespace std;
const int N=5e5+3;
int a[N];
int main()
{
  ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);
  int n;
  cin>>n;
  for(int i=1;i<=n;++i)cin>>a[i];
  sort(a+1,a+n+1);
  for(int i=1;i<=n;++i)cout<<a[i]<<" \n"[i==n];//到第n个的时候输出一个换行
  for(int i=n;i>=1;--i)cout<<a[i]<<" \n"[i==1];//当i等于1的时候跟上一个回车
  return 0;
}

注：12,13行后面的字符判断"\n"之前有一个空格一定要记得打上。

#include
using namespace std;
const int N=5e5+3;
int a[N];
int main()
{
  ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);
  int n;
  cin>>n;
  for(int i=1;i<=n;++i)cin>>a[i];
  sort(a+1,a+n+1);
  for(int i=1;i<=n;++i)cout<<a[i]<<" \n"[i==n];//到第n个的时候输出一个换行
  //当i等于1的时候跟上一个回车
  sort(a+1,a+n+1,[](const int &u,const int &v)
  {
          return u>v;
  });
  for(int i=1;i<=n;++i)cout<<a[i]<<" \n"[i==n];
  return 0;
}

、、2、
#include
using namespace std;
const int N=5e5+3;
int a[N];
bool cmp(const int &u,const int &v)
{
        return u>v;
}
int main()
{
  ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);
  int n;
  cin>>n;
  for(int i=1;i<=n;++i)cin>>a[i];
  sort(a+1,a+n+1);
  for(int i=1;i<=n;++i)cout<<a[i]<<" \n"[i==n];//到第n个的时候输出一个换行
  //当i等于1的时候跟上一个回车
  sort(a+1,a+n+1,cmp);
  for(int i=1;i<=n;++i)cout<<a[i]<<" \n"[i==n];
  return 0;
}

5. 全排列

• next_permutation函数
  • 该函数用于生成当前序列的下一个排列。它按照字典序对序列进行重新排序，如果存在下一个序列，则将当前序列更改为下一个排列，并返回true，如果当前序列已经是最后一个排列，则将序列更改为第一个排列，并返回false。
  • 如果想要输出全部的排列就要求定义的数组是最小的。

#include
using namespace std;
int main()
{
  ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);
  vector<int>nums={1,2,3}; 
  cout<<"初始的数组：";
  for(int num:nums)
  {
          cout<<num<<" ";
  }
  cout<<endl;
  //生成下一个排列
  while(next_permutation(nums.begin(),nums.end())) 
  {
          cout<<"下一个排列是：";
          for(int num:nums)
          {
                  cout<<num<<" ";
           } 
           cout<<endl;
  }
  return 0;
}

• prev_permutation()函数：
  • 生成当前序列的上一个排列。同样，要想生成全排列要求第一个是最大的数组。

#include
using namespace std;
int main()
{
  ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);
  vector<int>nums={3,2,1}; 
  cout<<"初始的数组：";
  for(int num:nums)
  {
          cout<<num<<" ";
  }
  cout<<endl;
  //生成下一个排列
  while(prev_permutation(nums.begin(),nums.end())) 
  {
          cout<<"下一个排列是：";
          for(int num:nums)
          {
                  cout<<num<<" ";
           } 
           cout<<endl;
  }
  return 0;
}

补充：全排列一般使用搜索（dfs）
应用：

#include
using namespace std;
int a[10];
int main()
{
  ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);
  for(int i=1;i<=4;++i)
  a[i]=i;
  bool tag=true;
  while(tag)
  {
          for(int i=1;i<=4;++i)cout<<a[i]<<' ';
          cout<<'\n';
          tag=next_permutation(a+1,a+1+4);
  }
  return 0;
}

注：next_permutation 函数用于生成给定范围内的下一个排列。如果成功生成了下一个排列，则返回 true，并将数组 a 更新为新的排列；否则，如果没有更多的排列可用，则返回 false。由此tag实现对循环的控制。
6. 其他库函数

• memset（）函数：
  • 用途：设置内存块值。
  • 原型定义在头文件中。
  • 函数声明：void* memset(void* ptr,int value,size_t num);分别是：指针、值、重置的大小。
  • 详解：
    • ptr:指向要设置值的内存块的地址（数组一般是数组名）
    • value：要设置的值，通常是一个整数。
    • num:要设置的字节数。
    • 就是说，将ptr指向的内存块的前num个字节设置为value的值。它返回一个指向ptr的指针。
    • memset（）通常用于初始化内存块，将其设置为特定的值。
  • 注：memset（）函数对于非字符类型的数组可能会产生未定义行为（每一个字节赋值为1）

#include
using namespace std;
int a[10];
int main()
{
  ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);
  int a[5];
  memset(a,1,sizeof(a));//设置成0和-1没有影响
  //-1的补码是全1的。
  for(int i=0;i<5;++i)cout<<bitset<32>(a[i])<<'\n';//产看a[i]的二进制 
  return 0;
}

• swap()函数：
  • 用法：swap(T &a,T &b);函数接受两个参数进行交换。
• reverse（）函数：
  • 用于反转容器中元素顺序的函数。
  • 原型定义在头文件中，函数的声明如下：
  • reverse（first，last）函数接受两个参数：将[first,last)范围内的元素顺序进行反转。
  • reverse可翻转各种类型的容器，如数组、向量、链表等。

#include
using namespace std;
int main()
{
  ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);
  vector<int>vec={1,2,3,4,5};
  reverse(vec.begin(),vec.end()) ;
  for(int num:vec)
  cout<<num<<" ";
  cout<<endl;
  return 0;
}

• unique（）函数
  • unique（first，last）将[first,last)范围内的相邻重复元素去除，并返回一个指向去重后范围的尾后迭代器。去重后的范围中只保留第一个出现的元素，后续重复的元素都被移除。
  • 时间复杂度为O（n），但是使用之前一般要排序，此时时间复杂度为sort(nlogn)。

#include
using namespace std;
int main()
{
  ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);
  vector<int>vec={1,1,2,2,3,3,4,4,5,5};
  auto it=unique(vec.begin(),vec.end());//unique 函数会将相邻的重复元素移动到向量的末尾，并返回一个指向去重后最后一个元素的下一个位置的迭代器。
  vec.erase(it,vec.end());//vec.erase(it,vec.end()); 这行代码的作用是删除从迭代器 it 开始到向量 vec 末尾的所有元素。
  for(int num:vec)
  {
          cout<<num<<" ";
  }
  cout<<endl;
  return 0;
}

//定义数组的形式：
#include
using namespace std;
int main()
{
  ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);
  int vec[]={1,1,2,2,3,3,4,4,5,5};
  int n=unique(vec,vec+10)-vec;//减去a最后得到的是下标
  for(int i=0;i<n;i++)
  cout<<vec[i]<<' '; 
  return 0;
}