C++ 第55题：std::transform 与 std::accumulate 数组批量映射与数值折叠规约

题目

编写程序，演示现代 C++ 中函数式编程的两大支柱算法：一元与二元映射 std::transform（将集合批量变换产生新集合，如将所有数值平方或两个向量逐元素点相加）与数值折叠规约 std::accumulate（在 <numeric> 中，实现元素累加求和、累乘积以及自定义聚合逻辑，如拼接带分隔符的字符串）。

输入格式：无需外部输入。

输出格式：输出向量映射计算、逐元素相加与字符串聚合规约的执行结果。

数据范围与约定：函数式泛型算法、折叠运算与内存开销优化。

思路与算法

1. transform 的就地与异地写回
std::transform 支持输入迭代器与输出迭代器完全相同（就地修改 vec.begin()），也支持写入新的目标容器（需保证目标容器已有充足容量或配合 std::back_inserter）。

2. accumulate 的初值类型推导陷阱
std::accumulate(begin, end, 0) 的初值若传入整数 0，即使原数组是 double，中间累加过程也会被隐式截断为 int！若求浮点总和必须显式传入 0.0。

3. 自定义折叠仿函数
accumulate 第四个参数接收二元谓词 [](AccType acc, const ElemType& item)，可用于实现任意高阶统计（如多字段求总和、拼接 CSV 报表）。

完整程序

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

int main() {
    std::vector<int> a = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<int> b = {10, 20, 30, 40, 50};

    // 1. 一元 transform: 将 a 中所有元素计算平方
    std::vector<int> squared(a.size());
    std::transform(a.begin(), a.end(), squared.begin(), [](int x) {
        return x * x;
    });

    std::cout << "向量 a 平方映射: ";
    for (int x : squared) std::cout << x << " ";
    std::cout << "\n";

    // 2. 二元 transform: a 与 b 对应元素逐位相加
    std::vector<int> sumVec(a.size());
    std::transform(a.begin(), a.end(), b.begin(), sumVec.begin(), [](int x, int y) {
        return x + y;
    });

    std::cout << "向量 a + b 元素对位相加: ";
    for (int x : sumVec) std::cout << x << " ";
    std::cout << "\n\n";

    // 3. std::accumulate 整数累加与累乘
    long long totalSum = std::accumulate(a.begin(), a.end(), 0LL);
    long long totalProduct = std::accumulate(a.begin(), a.end(), 1LL, [](long long acc, int x) {
        return acc * x;
    });

    std::cout << "a 元素累加和: " << totalSum << ", 元素累乘积: " << totalProduct << "\n";

    // 4. accumulate 自定义折叠：将字符串列表拼接为逗号分隔的单串
    std::vector<std::string> words = {"Modern", "C++", "Functional", "Programming"};
    std::string joined = std::accumulate(
        std::next(words.begin()), words.end(), words[0],
        [](std::string acc, const std::string& w) {
            return acc + ", " + w;
        }
    );

    std::cout << "accumulate 字符串折叠拼接: \"" << joined << "\"\n";

    return 0;
}

运行示例

输出：

向量 a 平方映射: 1 4 9 16 25 
向量 a + b 元素对位相加: 11 22 33 44 55 

a 元素累加和: 15, 元素累乘积: 120
accumulate 字符串折叠拼接: "Modern, C++, Functional, Programming"