アルゴリズム

[C++] all_of()の使い方 – 全要素が条件を満たすか調べる

C++のstd::all_of()は、指定した範囲内の全要素が特定の条件を満たすかを判定するアルゴリズムです。

ヘッダファイル<algorithm>をインクルードして使用します。

シグネチャはstd::all_of(InputIterator first, InputIterator last, UnaryPredicate p)で、firstからlastの範囲内の要素に対して条件pを適用します。

全要素が条件を満たす場合にtrueを返し、そうでない場合はfalseを返します。

条件はラムダ式や関数ポインタで指定可能です。

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all_of()とは何か

all_of()は、C++の標準ライブラリに含まれるアルゴリズムの一つで、指定した範囲内の全ての要素が特定の条件を満たすかどうかを調べるための関数です。

この関数は、<algorithm>ヘッダに定義されており、主にコンテナ(配列やベクターなど)の要素に対して使用されます。

特徴

条件の評価: 指定した条件を満たすかどうかを評価します。
範囲指定: イテレータを使って、評価する範囲を指定できます。
真偽値の返却: 全ての要素が条件を満たす場合はtrue、そうでない場合はfalseを返します。

以下は、all_of()を使って配列の全ての要素が正の数であるかを確認するサンプルコードです。

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5}; // 正の数のベクター
    // 全ての要素が正の数であるかを確認
    bool allPositive = std::all_of(numbers.begin(), numbers.end(), [](int n) {
        return n > 0; // 条件: nが0より大きい
    });
    // 結果を出力
    if (allPositive) {
        std::cout << "全ての要素は正の数です。" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "全ての要素は正の数ではありません。" << std::endl;
    }
    return 0;
}

全ての要素は正の数です。

このように、all_of()を使用することで、簡潔に条件を満たすかどうかを確認することができます。

all_of()の使い方

all_of()を使用する際の基本的な構文は以下の通りです。

std::all_of(開始イテレータ, 終了イテレータ, 条件関数);

引数の説明

開始イテレータ: 調べる範囲の最初の要素を指すイテレータ。
終了イテレータ: 調べる範囲の最後の要素の次を指すイテレータ。
条件関数: 各要素に適用される条件を定義する関数またはラムダ式。

条件が真の場合はtrueを返し、偽の場合はfalseを返します。

以下は、all_of()を使って文字列のベクター内の全ての文字列が特定の長さ以上であるかを確認するサンプルコードです。

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>
int main() {
    std::vector<std::string> words = {"apple", "banana", "cherry", "date"}; // 文字列のベクター
    size_t minLength = 5; // 最小文字数
    // 全ての文字列が指定した長さ以上であるかを確認
    bool allLongEnough = std::all_of(words.begin(), words.end(), [minLength](const std::string& word) {
        return word.length() >= minLength; // 条件: 文字列の長さがminLength以上
    });
    // 結果を出力
    if (allLongEnough) {
        std::cout << "全ての文字列は指定した長さ以上です。" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "全ての文字列は指定した長さではありません。" << std::endl;
    }
    return 0;
}

全ての文字列は指定した長さではありません。

注意点

条件関数の定義: 条件関数は、ラムダ式や関数ポインタとして定義できます。

条件が複雑な場合は、別の関数を定義することも可能です。

イテレータの範囲: 開始イテレータと終了イテレータの範囲が正しく設定されていることを確認してください。

範囲外のイテレータを指定すると、未定義の動作を引き起こす可能性があります。

このように、all_of()を使うことで、簡単に条件を満たすかどうかを確認することができます。

all_of()の応用例

all_of()は、さまざまな場面で活用できる強力なツールです。

以下にいくつかの応用例を示します。

1. 数値の範囲チェック

配列内の全ての数値が特定の範囲内にあるかを確認する例です。

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> numbers = {10, 20, 30, 40, 50}; // 数値のベクター
    int lowerBound = 5; // 下限
    int upperBound = 55; // 上限
    // 全ての数値が指定した範囲内にあるかを確認
    bool allInRange = std::all_of(numbers.begin(), numbers.end(), [lowerBound, upperBound](int n) {
        return n >= lowerBound && n <= upperBound; // 条件: nが範囲内
    });
    // 結果を出力
    if (allInRange) {
        std::cout << "全ての数値は指定した範囲内です。" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "全ての数値は指定した範囲ではありません。" << std::endl;
    }
    return 0;
}

全ての数値は指定した範囲内です。

2. 特定の文字を含むかチェック

文字列のベクター内の全ての文字列が特定の文字を含むかを確認する例です。

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>
int main() {
    std::vector<std::string> words = {"apple", "banana", "cherry", "date"}; // 文字列のベクター
    char targetChar = 'a'; // チェックする文字
    // 全ての文字列が指定した文字を含むかを確認
    bool allContainChar = std::all_of(words.begin(), words.end(), [targetChar](const std::string& word) {
        return word.find(targetChar) != std::string::npos; // 条件: 文字が含まれている
    });
    // 結果を出力
    if (allContainChar) {
        std::cout << "全ての文字列は指定した文字を含みます。" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "全ての文字列は指定した文字を含みません。" << std::endl;
    }
    return 0;
}

全ての文字列は指定した文字を含みません。

3. 複数の条件を組み合わせる

複数の条件を組み合わせて、全ての要素が条件を満たすかを確認する例です。

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> numbers = {2, 4, 6, 8}; // 偶数のベクター
    // 全ての数値が偶数かつ2で割り切れるかを確認
    bool allEvenAndDivisibleByTwo = std::all_of(numbers.begin(), numbers.end(), [](int n) {
        return n % 2 == 0 && n % 2 == 0; // 条件: 偶数である
    });
    // 結果を出力
    if (allEvenAndDivisibleByTwo) {
        std::cout << "全ての数値は偶数です。" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "全ての数値は偶数ではありません。" << std::endl;
    }
    return 0;
}

全ての数値は偶数です。

これらの応用例からもわかるように、all_of()は条件を柔軟に設定できるため、さまざまなデータの検証に役立ちます。

all_of()と類似のアルゴリズム

all_of()は、C++の標準ライブラリにおける条件を満たす要素を調べるためのアルゴリズムですが、他にも似たような機能を持つアルゴリズムがいくつか存在します。

以下に、all_of()と類似のアルゴリズムを紹介します。

アルゴリズム名	説明	使用例
`any_of()`	指定した範囲内のいずれかの要素が条件を満たすかを調べる。	ある配列に少なくとも1つの正の数が含まれているかを確認する。
`none_of()`	指定した範囲内の全ての要素が条件を満たさないかを調べる。	ある配列に負の数が含まれていないかを確認する。
`for_each()`	指定した範囲内の全ての要素に対して指定した操作を実行する。	配列の全ての要素を2倍にする。

1. any_of()

any_of()は、指定した範囲内のいずれかの要素が条件を満たす場合にtrueを返します。

以下は、any_of()の使用例です。

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> numbers = {-1, -2, 3, -4}; // 数値のベクター
    // いずれかの要素が正の数であるかを確認
    bool anyPositive = std::any_of(numbers.begin(), numbers.end(), [](int n) {
        return n > 0; // 条件: nが正の数
    });
    // 結果を出力
    if (anyPositive) {
        std::cout << "少なくとも1つの要素は正の数です。" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "全ての要素は正の数ではありません。" << std::endl;
    }
    return 0;
}

少なくとも1つの要素は正の数です。

2. none_of()

none_of()は、指定した範囲内の全ての要素が条件を満たさない場合にtrueを返します。

以下は、none_of()の使用例です。

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> numbers = {0, 2, 4, 6}; // 数値のベクター
    // 全ての要素が負の数でないかを確認
    bool noneNegative = std::none_of(numbers.begin(), numbers.end(), [](int n) {
        return n < 0; // 条件: nが負の数
    });
    // 結果を出力
    if (noneNegative) {
        std::cout << "全ての要素は負の数ではありません。" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "少なくとも1つの要素は負の数です。" << std::endl;
    }
    return 0;
}

全ての要素は負の数ではありません。

3. for_each()

for_each()は、指定した範囲内の全ての要素に対して指定した操作を実行します。

以下は、for_each()の使用例です。

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4}; // 数値のベクター
    // 全ての要素を2倍にする
    std::for_each(numbers.begin(), numbers.end(), [](int& n) {
        n *= 2; // 操作: nを2倍にする
    });
    // 結果を出力
    std::cout << "2倍にした結果: ";
    for (const auto& n : numbers) {
        std::cout << n << " "; //  2倍にした数値
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}