检查向量的所有元素在C++中是否相等

Checking if all elements of a vector are equal in C++

本文关键字：C++ 是否 元素 向量 检查      更新时间：2023-10-16

如果我有一个值向量并想检查它们是否都相同，那么有效地C++执行此操作的最佳方法是什么？如果我用其他语言(如 R(编程，我的思维跳到的一种方式是只返回容器的唯一元素，然后如果唯一元素的长度大于 1，我知道所有元素都不能相同。在C++，这可以像这样完成：

//build an int vector
std::sort(myvector.begin(), myvector.end());
std::vector<int>::iterator it;
//Use unique algorithm to get the unique values.
it = std::unique(myvector.begin(), myvector.end());
positions.resize(std::distance(myvector.begin(),it));
if (myvector.size() > 1) {
    std::cout << "All elements are not the same!" << std::endl;
}

然而，在互联网和SO上阅读，我看到了其他答案，例如使用set或find_if算法。那么最有效的方法是什么，为什么呢？我想我的不是最好的方法，因为它涉及对每个元素进行排序，然后调整向量的大小 - 但也许我错了。

你不需要使用 std::sort .它可以通过更简单的方式完成：

if ( std::adjacent_find( myvector.begin(), myvector.end(), std::not_equal_to<>() ) == myvector.end() )
{
    std::cout << "All elements are equal each other" << std::endl;
}
您可以使用

std::equal

版本1：

//assuming v has at least 1 element
if ( std::equal(v.begin() + 1, v.end(), v.begin()) )
{
    //all equal
}

这会将每个元素与前一个元素进行比较。

版本2：

//assuming v has at least 1 element
int e = v[0]; //preferably "const auto& e" instead
bool all_equal = true;
for(std::size_t i = 1,s = v.size();i<s && all_equal;i++)
    all_equal = e == v[i];

编辑：

关于性能，在使用100m元素进行测试后，我发现在Visual Studio 2015中，version 1的速度大约是version 2的两倍。这是因为 vs2015 的最新编译器在使用 ints、float 等时，在 c++ std 实现中使用 sse 指令。

如果您使用_mm_testc_si128您将获得与std::equal类似的性能

使用 std：：all_of 和 C++11 lambda 

if (all_of(values.begin(), values.end(), [&] (int i) {return i == values[0];})){
    //all are the same
}

如果对向量没有约束，则无论采用何种方法，都必须至少遍历一次向量。因此，只需选择第一个元素并检查所有其他元素是否都等于它。

虽然std::unique的渐近复杂度是线性的，但操作的实际成本可能比您需要的要大得多，并且它是一种就地算法(它将随时修改数据(。

最快的方法是假设如果向量包含单个元素，则根据定义它是唯一的。如果向量包含更多元素，那么您只需要检查它们是否都与第一个元素完全相等。为此，您只需要找到与第一个元素不同的第一个元素，从第二个元素开始搜索。如果有这样的元素，则元素不是唯一的。

if (v.size() < 2) return true;
auto different = std::find_if(v.begin()+1, v.end(), 
                              [&v](auto const &x) { x != v[0]; });
return different == v.end();

即使用 C++14 语法，在 C++11 工具链中，您可以在 lambda 中使用正确的类型。在 C++03 中，您可以使用 std::not 、 std::bind1st/std::bind2nd 和 std::equal 的组合来代替 lambda。

这种方法的成本是distance(start,different element)比较，没有副本。比较次数中的预期和最坏情况线性成本(没有副本！

排序是一项O(NlogN(任务。

这很容易在O(N(中求解，所以你目前的方法很差。

一个简单的O(N(就像Luchian Grigor建议的那样，迭代向量一次，将每个元素与第一个元素进行比较。

if(std::all_of(myvector.begin()+1, myvector.end(), std::bind(std::equal_to<int>(),
                                      std::placeholders::_1, myvector.front())) {
  // all members are equal
}

您可以使用 FunctionalPlus(https://github.com/Dobiasd/FunctionalPlus(：

std::vector<std::string> things = {"same old", "same old"};
if (fplus::all_the_same(things))
    std::cout << "All things being equal." << std::endl;

也许是这样的。它只遍历矢量一次，不会弄乱矢量内容。

std::vector<int> values { 5, 5, 5, 4 };
bool equal = std::count_if(values.begin(), values.end(), [ &values ] (auto size) { return size == values[0]; }) == values.size();

如果向量中的值与基本类型不同，则必须实现相等运算符。

在考虑了underscore_d评论后，我正在更改可能的解决方案

std::vector<int> values { 5, 5, 5, 4 };
bool equal = std::all_of(values.begin(),values.end(),[ &values ] (auto item) { return item == values[0]; });

在您的特定情况下，迭代向量元素并找到与第一个元素不同的元素就足够了。您甚至可能很幸运地在评估向量中的所有元素之前停下来。(可以使用 while 循环，但出于可读性原因，我坚持使用 for 循环(

bool uniqueElt = true;
int firstItem = *myvector.begin();
for (std::vector<int>::const_iterator it = myvector.begin()+1; it != myvector.end() ; ++it) {
    if(*it != firstItem) {
        uniqueElt = false;
        break;
    }
}

如果你想知道你的向量包含多少个不同的值，你可以建立一个集合并检查它的大小，看看里面有多少个不同的值：

std::set mySet;
std::copy(mySet.begin(), myvector.begin(), myvector.end());

您可以简单地使用 std::count 来计算与起始元素匹配的所有元素：

std::vector<int> numbers = { 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5 };
if (std::count(std::begin(numbers), std::end(numbers), numbers.front()) == numbers.size())
{
    std::cout << "Elements are all the same" << std::endl;
}

LLVM 提供了一些独立可用的标头 + 库：

#include <llvm/ADT/STLExtras.h>
if (llvm::is_splat(myvector))
  std::cout << "All elements are the same!" << std::endl;

https://godbolt.org/z/fQX-jc

为了

完整起见，因为它仍然不是最有效的，你可以以更有效的方式使用 std：：unique 来决定所有成员是否相同，但请注意，使用 std：：unique 后，容器是无用的：

#include <algorithm>
#include <iterator>
if (std::distance(cntnr.begin(), std::unique(cntnr.begin(), cntnr.end()) == 1)
{
  // all members were the same, but
}
另一种

使用C++ 14的方法：

bool allEqual = accumulate(v.begin(), v.end(), true, [first = v[0]](bool acc, int b) {
    return acc && (b == first);
  });

这也是 N 阶。

这是一个可读的 C++17 解决方案，可能会提醒学生std::vector的其他构造函数：

if (v==std::vector(v.size(),v[0])) {
  // you guys are all the same
}

。在 C++17 之前，std::vector 右值需要显式提供其类型：

if (v==std::vector<typename decltype(v)::value_type>(v.size(),v[0])) {
  // you guys are all the same
}

C++函数在 STL 的库中定义。此函数对整个数组元素进行操作，可以节省运行循环以逐个检查每个元素的时间。它检查每个元素上的给定属性，并在范围中的每个元素满足指定属性时返回 true，否则返回 false。

// C++ code to demonstrate working of all_of()
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
int main()
{
    std::vector<int> v(10, 2);
    
    // illustrate all_of
    if (std::all_of(v.cbegin(), v.cend(), [](int i){ return i % 2 == 0; }))
    {
        std::cout << "All numbers are evenn";
    }
}

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