アルゴリズム

[C++] transform()の使い方 – 全要素に関数を適用する

C++のstd::transform()は、コンテナの全要素に指定した関数を適用し、結果を別のコンテナに格納するアルゴリズムです。

2つの形式があり、1つ目は単一の入力範囲に関数を適用するもの、2つ目は2つの入力範囲を組み合わせて関数を適用するものです。

使用するには、入力範囲の開始・終了イテレータ、出力先イテレータ、適用する関数を指定します。

目次から探す

transform()の基本的な使い方
- 基本的な構文
transform()の具体例
- 例1: 文字列の変換
- 例2: ベクターの要素を加算
transform()の応用例
transform()を使う際の注意点
まとめ

transform()の基本的な使い方

C++のtransform()関数は、指定した範囲の要素に対して、指定した関数を適用するための便利なアルゴリズムです。

この関数は、<algorithm>ヘッダに含まれており、主にコンテナの要素を変換する際に使用されます。

以下に、transform()の基本的な使い方を示します。

基本的な構文

transform()の基本的な構文は以下の通りです。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
// 変換関数の定義
int square(int x) {
    return x * x; // 引数の二乗を返す
}
int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5}; // 元のベクター
    std::vector<int> results(numbers.size()); // 結果を格納するベクター
    // transform()を使用して、各要素にsquare関数を適用
    std::transform(numbers.begin(), numbers.end(), results.begin(), square);
    // 結果を出力
    for (int result : results) {
        std::cout << result << " "; // 結果を表示
    }
    std::cout << std::endl; // 改行
    return 0;
}

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上記のコードでは、std::vector<int>を使用して整数のリストを作成し、transform()関数を使って各要素にsquare関数を適用しています。

transform()は、元のベクターの各要素を二乗し、その結果を新しいベクターに格納します。

最終的に、結果をコンソールに出力しています。

このように、transform()を使うことで、簡潔に要素の変換を行うことができます。

transform()の具体例

transform()関数は、さまざまなデータ型や関数と組み合わせて使用することができます。

ここでは、いくつかの具体的な例を示します。

例1: 文字列の変換

文字列の各文字を大文字に変換する例を見てみましょう。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <cctype> // std::toupperを使用するために必要
// 文字を大文字に変換する関数
char toUpper(char c) {
    return std::toupper(c); // 文字を大文字に変換
}
int main() {
    std::string str = "hello"; // 元の文字列
    std::string result(str.size(), ' '); // 結果を格納する文字列
    // transform()を使用して、各文字にtoUpper関数を適用
    std::transform(str.begin(), str.end(), result.begin(), toUpper);
    // 結果を出力
    std::cout << result << std::endl; // 結果を表示
    return 0;
}

HELLO

例2: ベクターの要素を加算

次に、2つのベクターの要素を加算する例を示します。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
// 2つの整数を加算する関数
int add(int a, int b) {
    return a + b; // 2つの引数を加算
}
int main() {
    std::vector<int> vec1 = {1, 2, 3}; // 最初のベクター
    std::vector<int> vec2 = {4, 5, 6}; // 2番目のベクター
    std::vector<int> results(vec1.size()); // 結果を格納するベクター
    // transform()を使用して、vec1とvec2の要素を加算
    std::transform(vec1.begin(), vec1.end(), vec2.begin(), results.begin(), add);
    // 結果を出力
    for (int result : results) {
        std::cout << result << " "; // 結果を表示
    }
    std::cout << std::endl; // 改行
    return 0;
}

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1つ目の例では、transform()を使って文字列の各文字を大文字に変換しています。

std::toupper関数を利用することで、簡単に変換が可能です。

2つ目の例では、2つのベクターの要素を加算するために、transform()を使用しています。

add関数を定義し、2つのベクターの対応する要素を加算して新しいベクターに格納しています。

これらの具体例から、transform()がどのようにさまざまなデータ型や関数と組み合わせて使えるかがわかります。

transform()の応用例

transform()関数は、基本的な使い方だけでなく、さまざまな応用が可能です。

ここでは、いくつかの応用例を紹介します。

例1: ベクターの要素を平方根に変換

数値のベクターの各要素を平方根に変換する例です。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <cmath> // std::sqrtを使用するために必要
// 平方根を計算する関数
double squareRoot(double x) {
    return std::sqrt(x); // 引数の平方根を返す
}
int main() {
    std::vector<double> numbers = {1.0, 4.0, 9.0, 16.0, 25.0}; // 元のベクター
    std::vector<double> results(numbers.size()); // 結果を格納するベクター
    // transform()を使用して、各要素にsquareRoot関数を適用
    std::transform(numbers.begin(), numbers.end(), results.begin(), squareRoot);
    // 結果を出力
    for (double result : results) {
        std::cout << result << " "; // 結果を表示
    }
    std::cout << std::endl; // 改行
    return 0;
}

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例2: 複数のベクターを組み合わせて新しいベクターを生成

2つのベクターの要素を掛け合わせて新しいベクターを生成する例です。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
// 2つの整数を掛け算する関数
int multiply(int a, int b) {
    return a * b; // 2つの引数を掛け算
}
int main() {
    std::vector<int> vec1 = {1, 2, 3}; // 最初のベクター
    std::vector<int> vec2 = {4, 5, 6}; // 2番目のベクター
    std::vector<int> results(vec1.size()); // 結果を格納するベクター
    // transform()を使用して、vec1とvec2の要素を掛け算
    std::transform(vec1.begin(), vec1.end(), vec2.begin(), results.begin(), multiply);
    // 結果を出力
    for (int result : results) {
        std::cout << result << " "; // 結果を表示
    }
    std::cout << std::endl; // 改行
    return 0;
}

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例3: ベクターの要素を条件に基づいて変換

条件に基づいて要素を変換する例です。

ここでは、偶数の要素を2倍にし、奇数の要素はそのままにします。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
// 偶数を2倍にし、奇数はそのまま返す関数
int doubleIfEven(int x) {
    return (x % 2 == 0) ? x * 2 : x; // 偶数なら2倍、奇数ならそのまま
}
int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5}; // 元のベクター
    std::vector<int> results(numbers.size()); // 結果を格納するベクター
    // transform()を使用して、各要素にdoubleIfEven関数を適用
    std::transform(numbers.begin(), numbers.end(), results.begin(), doubleIfEven);
    // 結果を出力
    for (int result : results) {
        std::cout << result << " "; // 結果を表示
    }
    std::cout << std::endl; // 改行
    return 0;
}