C++ 竞争性编程中最常用的 10 个内置函数

2025年3月17日 | 阅读 10 分钟

本文将讨论用于编程竞赛的 10 个最常用的 C++ 内置函数。

C++ 内置函数简介

在 C++ 中，集成功能通常称为通用库功能或 C++ 标准模板库 (STL) 提供的功能。这些功能涵盖了广泛的任务和操作，使开发人员无需从头开始实现即可轻松执行常见操作。

Top 10 most used inbuilt C++ functions for Competitive Programming

C++ 内置功能的关键因素

以下是关于 C++ 内置功能的一些关键因素：

标准库 (STL)

C++ 标准库是一组预先构建的类和函数，可提供常见的通用功能。它是 C++ 语言的通用部分，可用于所有 C++ 程序。

头文件

如果要使用这些功能，则需要在程序中包含适当的头文件。例如，`` 头文件提供了输入输出操作的功能，`` 提供了动态数组，`` 提供了各种算法。

命名空间

大多数标准功能都定义在 std:: 命名空间 中。它提供了一个我们可以定义标识符（即方法、变量和类）的空间。

常用内置函数

C++ 中有几种常用的内置函数。以下是一些主要的常用内置函数：

输入/输出：如 `cin` 和 `cout` 等函数，用于控制台输入和输出。
容器：用于处理向量、数组、列表等容器的函数。
算法：排序（`sort`）、查找（`find`）和其他算法。
字符串处理：用于字符串操作（`length`、`substr` 等）的函数。
数学：如 `sqrt`、`sin`、`cos` 等数学函数。
内存管理：如 `new` 和 `delete` 等函数，用于动态内存分配。

2024 年编程竞赛中最常用的 10 个 C++ 内置函数

在编程竞赛中，开发人员经常依赖一套标准模板库 (STL) 中常用的 C++ 函数来高效地解决问题。以下是 C++ 中用于编程竞赛的 10 个常用内置函数列表：

1. C++ 中的输入/输出函数

在 C++ 中，通常使用 `` 头文件进行 **输入** 和 **输出** 操作，该头文件提供了用于从标准输入输出流读取和写入的 **`"cin"`** 和 **`"cout"`** 对象。

示例

#include <iostream>
int main() {
 int x;
 std::cout << "Enter a number: ";
 std::cin >> x;
 std::cout << "You entered: " << x << std::endl;
return 0;
}

输出

Enter a number: [User input]
You entered: [The value entered by the user]

2. 向量函数 (“vector”)

在 C++ 中，向量是标准模板库 (STL) 的一部分，并提供动态数组实现。它们非常灵活，并广泛用于各种编程任务。以下是 C++ 中使用向量的一些常用功能和操作：

#include <vector>
std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
 std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
 // Print the elements of the vector
 std::cout << "Elements of the vector: ";
 for (int num : numbers) {
 std::cout << num << " ";
 }
 std::cout << std::endl;

 return 0;
}

输出

Elements of the vector: 1 2 3 4 5

3. 排序函数 (“sort”)

在 C++ 中，**`sort` 函数** 是 `` 头文件的一部分，用于默认按升序对序列的元素进行排序。以下是如何使用 `sort` 函数的示例：

#include <algorithm>
std::sort(v.begin(), v.end());

4. 查找函数

在 C++ 中，`` 头文件提供了多种用于在序列中查找元素的函数。两个常用的查找函数是 **`std::find`** 和 **`std::binary_search`**。

示例

#include <algorithm>

if (std::binary_search(v.begin(), v.end(), 3)) {
 // Element found
}

auto it = std::find(v.begin(), v.end(), 2);

5. Pair 函数

在 C++ 中，**`std::pair`** 是定义在 `` 头文件中的模板类，它允许你将异构类型的元素作为一个整体进行存储。它通常用于表示一对值。以下是一个简单的示例，演示了如何使用 **`std::pair`**：

示例

#include <iostream>
#include <utility> // Include the <utility> header for std::pair

int main() {
 // Create a pair of integers
 std::pair<int, int> coordinates = std::make_pair(3, 5);

 // Access elements of the pair
 int x = coordinates.first;
 int y = coordinates.second;

 // Print the pair values
 std::cout << "Coordinates: (" << x << ", " << y << ")" << std::endl;

 return 0;
}

输出

Coordinates: (3, 5)

6. Map

在 C++ 中，标准模板库 (STL) 提供了 **`map`** 容器，它实现了有序关联数组。它存储键值对，并允许根据关联键高效地检索值。以下是关于如何在 C++ 中使用 **`std::map`** 的简要概述：

示例

#include <iostream>
#include <map>
int main() {
 std::map<int, std::string> studentMap = {
 {101, "John"},
 {102, "Alice"},
 {103, "Bob"}
 };

 // Accessing elements
 std::cout << "Student 102: " << studentMap[102] << std::endl;

 // Iterating through the map
 for (const auto& pair : studentMap) {
 std::cout << "ID: " << pair.first << ", Name: " << pair.second << std::endl;
 }

 return 0;
}

输出

Student 102: Alice
ID: 101, Name: John
ID: 102, Name: Alice
ID: 103, Name: Bob

7. Set

在 C++ 中，**`std::set`** 是一个流行的标准模板库 (STL) 容器，它表示一个包含唯一元素的有序关联数组。以下是一个演示 `std::set` 用法的示例应用程序：

示例

#include <iostream>
#include <set>
int main() {
 // Declare and initialize a set of integers
 std::set<int> mySet = {30, 10, 50, 20, 40, 30};

 // Print elements in the set
 std::cout << "Elements in the set:";
 for (const auto& element : mySet) {
 std::cout << " " << element;
 }
 std::cout << std::endl;

 // Check if an element is present in the set
 int searchElement = 20;
 if (mySet.find(searchElement) != mySet.end()) {
 std::cout << searchElement << " is present in the set." << std::endl;
 } else {
 std::cout << searchElement << " is not present in the set." << std::endl;
 }

 // Erase an element from the set
 mySet.erase(30);

 // Print the set after erasing an element
 std::cout << "Elements in the set after erasing 30:";
 for (const auto& element : mySet) {
 std::cout << " " << element;
 }
 std::cout << std::endl;

 return 0;
}

输出

Elements in the set: 10 20 30 40 50
20 is present in the set.
Elements in the set after erasing 30: 10 20 40 50

8. Queue 和 Stack

**队列 (“queue”)：**队列是一种线性数据结构，遵循 **先进先出 (FIFO)** 原则。在队列中，元素被添加到末尾（入队），并从前面移除（出队）。就像现实生活中的队列或排队一样，最先到达的人最先得到服务。

**栈 (“stack”)：**栈是一种线性数据结构，遵循 **后进先出 (LIFO)** 原则。在栈中，元素被添加到栈顶或从栈顶移除。就像一叠盘子，你只能拿到最上面的盘子。

示例

#include <iostream>
#include <queue>
int main() {
 std::queue<int> myQueue;
 myQueue.push(10);
 myQueue.push(20);
 myQueue.push(30);

 while (!myQueue.empty()) {
 std::cout << myQueue.front() << " ";
 myQueue.pop();
 }

 return 0;
}

输出

10 20 30

9. 字符串操作

在 C++ 中，可以使用 `` 头文件和 C++ 标准库提供的各种字符串函数来执行 **字符串操作**。以下是 C++ 中一些常用的字符串操作函数：

示例

#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <sstream>

int main() {
 // Concatenation
 std::string result = "Hello, " + "World!";
 std::cout << "Concatenation: " << result << std::endl;

 // String Length
 std::string myString = "Hello, World!";
 std::cout << "Length: " << myString.length() << std::endl;

 // Substring Extraction
 std::cout << "Substring: " << myString.substr(7, 5) << std::endl;

 // String Comparison
 std::cout << "Comparison Result: " << "apple".compare("banana") << std::endl;

 // String Searching
 std::cout << "Search Position: " << myString.find("World") << std::endl;

 // String Replacement
 myString.replace(7, 5, "Universe");
 std::cout << "After Replacement: " << myString << std::endl;

 // String to Integer Conversion
 std::cout << "Integer Conversion: " << std::stoi("123") << std::endl;

 // Character Removal
 std::string stringWithSpaces = "Remove spaces from here";
 stringWithSpaces.erase(std::remove(stringWithSpaces.begin(), stringWithSpaces.end(), ' '), stringWithSpaces.end());
 std::cout << "After Removing Spaces: " << stringWithSpaces << std::endl;

 // String Tokenization
 std::istringstream iss("apple orange banana");
 std::vector<std::string> tokens{std::istream_iterator<std::string>{iss}, std::istream_iterator<std::string>{}};
 std::cout << "Tokenization:";
 for (const auto& token : tokens) std::cout << " " << token;
 std::cout << std::endl;

 // String Conversion to Uppercase/Lowercase
 std::string str = "Convert Me";
 std::transform(str.begin(), str.end(), str.begin(), ::toupper);
 std::cout << "Uppercase: " << str << std::endl;

 std::transform(str.begin(), str.end(), str.begin(), ::tolower);
 std::cout << "Lowercase: " << str << std::endl;

 return 0;
}

输出

Concatenation: Hello, World!
Length: 13
Substring: World
Comparison Result: -1
Search Position: 7
After Replacement: Hello, Universe!
Integer Conversion: 123
After Removing Spaces: Removespacesfromhere
Tokenization: apple orange banana
Uppercase: CONVERT ME TO UPPERCASE
Lowercase: convert me to lowercase

10. 数学函数

在 C++ 中，**数学函数** 是标准库的重要组成部分，主要由 **`"cmath"`** 头文件（C 语言中是 **`"math.h"`**）定义。这些函数涵盖了广泛的数学运算，从基本算术到高级数学计算。以下是对 C++ 中一些更常见的数学函数的简要介绍：

示例

#include <iostream>
#include <cmath>
int main () {
 // Arithmetic operations
 int a = 10, b = 3;
 double result_addition = a + b;
 double result_subtraction = a - b;
 double result_multiplication = a * b;
 double result_division = static_cast<double>(a) / b;

 std::cout << "Arithmetic Operations:\n";
 std::cout << "Addition: " << result_addition << "\n";
 std::cout << "Subtraction: " << result_subtraction << "\n";
 std::cout << "Multiplication: " << result_multiplication << "\n";
 std::cout << "Division: " << result_division << "\n\n";

 // Power and Exponentiation
 double base = 2.0, exponent = 3.0;
 double result_power = std::pow(base, exponent);
 double result_sqrt = std::sqrt(16.0);

 std::cout << "Power and Exponentiation:\n";
 std::cout << "Power: " << result_power << "\n";
 std::cout << "Square Root: " << result_sqrt << "\n\n";

 // Trigonometric Functions
 double angle_degrees = 45.0;
 double angle_radians = angle_degrees * M_PI / 180.0;
 double result_sin = std::sin(angle_radians);
 double result_cos = std::cos(angle_radians);
 double result_tan = std::tan(angle_radians);

 std::cout << "Trigonometric Functions:\n";
 std::cout << "Sine: " << result_sin << "\n";
 std::cout << "Cosine: " << result_cos << "\n";
 std::cout << "Tangent: " << result_tan << "\n\n";

 // Logarithmic Functions
 double value_log = 10.0;
 double result_log = std::log(value_log);
 double result_log10 = std::log10(value_log);

 std::cout << "Logarithmic Functions:\n";
 std::cout << "Natural Logarithm: " << result_log << "\n";
 std::cout << "Log Base 10: " << result_log10 << "\n\n";

 // Rounding Functions
 double value_round = 4.6;
 double result_ceil = std::ceil(value_round);
 double result_floor = std::floor(value_round);
 double result_round = std::round(value_round);

 std::cout << "Rounding Functions:\n";
 std::cout << "Ceil: " << result_ceil << "\n";
 std::cout << "Floor: " << result_floor << "\n";
 std::cout << "Round: " << result_round << "\n";

 return 0;
}

输出

Arithmetic Operations:
Addition: 13
Subtraction: 7
Multiplication: 30
Division: 3.33333

Power and Exponentiation:
Power: 8
Square Root: 4

Trigonometric Functions:
Sine: 0.707107
Cosine: 0.707107
Tangent: 1

Logarithmic Functions:
Natural Logarithm: 2.30259
Log Base 10: 1

Rounding Functions:
Ceil: 5
Floor: 4
Round: 5

结论

编程竞赛需要强大的 C++ 函数库，以快速有效地应对复杂的解题场景。最重要的是，输入输出功能 `cin` 和 `cout` 以其速度和简洁性而闻名。与 `scanf` 和 `printf` 等对应函数不同，这些函数提供了更快的 I/O 机制，这在时间敏感的竞赛中至关重要，因为几毫秒的差异都可能产生巨大影响。它们构成了任何解决方案的支柱，以无与伦比的效率无缝处理用户输入和输出。

容器操作是并行编程的基石，而向量类与动态集合有所区别，它提供了连续的随机访问。其可调整大小的功能使其成为适应不断变化的算法挑战的通用选择。此外，String 类提供了丰富的字符串处理功能，为文本处理和操作任务提供了强大的工具。算法是解决问题的核心，C++ 提供了一组名为 `` 的函数。使用排序、转换和搜索函数，对元素进行排序、转换和搜索变得轻而易举。

特别是，排序是许多问题的关键功能，而 C++ 强大的排序算法即使在严格的时间限制下也能确保最佳性能。`` 库提供了解决数值计算问题所需的数学函数。这些工具使开发人员能够解决各种数学挑战，从基本算术运算到高级三角函数 （`sin`、`cos`、`tan`）和对数函数 （`log`、`log10`）。然而，需要注意的是，三角函数通常假设角度以弧度为单位，这需要仔细转换为涉及角度的问题。队列和栈操作对于实现许多算法所需的数据结构至关重要。C++ 提供了易于使用的接口，通过队列和栈类，简化了广度优先和深度优先搜索算法的实现，并解决了这些结构证明有价值的问题。集合和映射 （`` 和 `` 头文件）对于处理唯一键和关联容器很重要。集合类确保元素是唯一的，而映射类将值与唯一键关联，提供了管理数据关系的有效方法。这些容器对于有效解决元素唯一性或关系是关键的问题通常至关重要。迭代器，如 `begin()` 和 `end()`，提供了一种简洁干净的遍历容器的方法，从而更容易遍历元素。高效迭代对于许多算法至关重要，而 C++ 迭代器提供了一个统一的接口，提高了代码的可读性和可维护性。位运算符 （`&`、`|`、`^`、`<<`、`>>`）为二进制数据的精确操作打开了大门。在编程竞赛中，位操作可以显著优化解决方案，理解和使用这些功能可以带来更高效、更优雅的代码。

最后，条件运算符充当格式化条件表达式的摘要标记。其简洁的语法允许程序员优雅地表达条件逻辑，在不牺牲清晰度的情况下减少了代码的冗余。总而言之，用于编程竞赛的 10 个最常用的内置 C++ 函数形成了一个强大的工具集，使程序员能够有效地应对各种挑战。无论是处理输入输出、使用容器、利用算法、执行数学计算、管理数据结构还是创建摘要表达式，这些函数都是竞争性开发人员工具箱中的必备工具。掌握这些函数，并理解它们的时间和空间复杂度，使程序员能够以精湛的技艺和精确度驾驭编程竞赛的复杂性。

下一个主题C++ 11 中的尾随返回类型

C++ 竞争性编程中最常用的 10 个内置函数

C++ 内置函数简介

C++ 内置功能的关键因素

常用内置函数

2024 年编程竞赛中最常用的 10 个 C++ 内置函数

1. C++ 中的输入/输出函数

2. 向量函数 (“vector”)

3. 排序函数 (“sort”)

4. 查找函数

5. Pair 函数

6. Map

7. Set

8. Queue 和 Stack

9. 字符串操作

10. 数学函数

结论

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1. C++ 中的输入/输出函数

2. 向量函数 (“vector”)

3. 排序函数 (“sort”)

4. 查找函数

5. Pair 函数

6. Map

7. Set

8. Queue 和 Stack

9. 字符串操作

10. 数学函数

结论

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