编辑“︁C++ 最值操作”︁

= C++最值操作 =

'''C++标准模板库（STL）'''提供了一系列高效的算法来处理容器中的最值问题。本专题将详细介绍如何利用STL算法寻找容器中的'''最小值'''、'''最大值'''以及同时获取两者。

== 核心算法介绍 ==

=== min/max 基础函数 ===
最基础的单值比较函数，适用于任意可比较数据类型：

<syntaxhighlight lang="cpp">
#include <algorithm>
int a = 5, b = 3;
std::cout << "最小值: " << std::min(a, b);  // 输出 3
std::cout << "最大值: " << std::max(a, b);  // 输出 5
</syntaxhighlight>

=== minmax 函数（C++11起） ===
返回包含最小值和最大值的pair对象：
<syntaxhighlight lang="cpp">
auto result = std::minmax({2, 5, 1, 4, 3});
std::cout << "Min: " << result.first << ", Max: " << result.second;
// 输出: Min: 1, Max: 5
</syntaxhighlight>

== 容器范围操作 ==

=== min_element/max_element ===
查找容器范围内的极值迭代器：
<syntaxhighlight lang="cpp">
std::vector<int> v{3, 1, 4, 1, 5, 9};
auto min_it = std::min_element(v.begin(), v.end());
auto max_it = std::max_element(v.begin(), v.end());
std::cout << "最小值位置: " << std::distance(v.begin(), min_it)
          << " 值: " << *min_it << '\n';
// 输出: 最小值位置: 1 值: 1
</syntaxhighlight>

=== minmax_element（C++11起） ===
单次遍历同时获取最小最大值迭代器：
<syntaxhighlight lang="cpp">
auto [min, max] = std::minmax_element(v.begin(), v.end());
std::cout << "范围极值: " << *min << "~" << *max;
// 输出: 范围极值: 1~9
</syntaxhighlight>

== 性能比较 ==

<mermaid>
barChart
    title 算法时间复杂度比较
    x-axis 算法
    y-axis 时间复杂度
    bar min/max : O(1)
    bar minmax : O(n)
    bar min_element : O(n)
    bar minmax_element : O(n)
</mermaid>

== 自定义比较函数 ==

所有最值算法都支持自定义比较器：
<syntaxhighlight lang="cpp">
struct Point { int x, y; };
std::vector<Point> points{{1,2}, {3,1}, {2,3}};

// 按y坐标比较
auto comp = [](const Point& a, const Point& b) { return a.y < b.y; };
auto min_y = *std::min_element(points.begin(), points.end(), comp);
std::cout << "最低点: (" << min_y.x << "," << min_y.y << ")";
// 输出: 最低点: (3,1)
</syntaxhighlight>

== 实际应用案例 ==

=== 案例1：成绩分析系统 ===
<syntaxhighlight lang="cpp">
std::map<std::string, int> scores{
    {"Alice", 85}, {"Bob", 72}, {"Charlie", 90}
};

// 找最高分学生
auto top = std::max_element(scores.begin(), scores.end(),
    [](auto& a, auto& b) { return a.second < b.second; });
std::cout << "最高分: " << top->first << " (" << top->second << "分)";
</syntaxhighlight>

=== 案例2：温度监控 ===
<syntaxhighlight lang="cpp">
std::array<double, 7> temps{22.5, 23.1, 21.8, 25.3, 24.9, 20.7, 19.4};
auto [coldest, hottest] = std::minmax_element(temps.begin(), temps.end());

std::cout << "日温差: " << *hottest - *coldest << "℃\n"
          << "高温警报: " << (*hottest > 25.0 ? "是" : "否");
</syntaxhighlight>

== 数学扩展 ==

对于浮点数数组，结合<nobr><math>\operatorname{argmin}</math></nobr>概念：
<syntaxhighlight lang="cpp">
std::vector<double> data{1.2, 3.4, 0.9, 2.1};
auto argmin = std::distance(data.begin(), 
    std::min_element(data.begin(), data.end()));
std::cout << "最小值索引: " << argmin << " (数学argmin)";
</syntaxhighlight>

== 最佳实践建议 ==
* 对于大型容器，优先使用'''minmax_element'''而非分开调用
* 自定义对象比较时确保比较函数满足'''严格弱序'''关系
* 注意迭代器失效问题，获取极值后若修改容器需重新查询
* 多线程环境下考虑使用并行算法（C++17起）

== 参见 ==
* [[C++ STL算法]]
* [[C++迭代器]]
* [[C++ lambda表达式]]

[[Category:编程语言]]
[[Category:C++]]
[[Category:C++stl 算法]]