std::iota（C++)

news2025/5/9 19:17:39

std::iota

1. 概述
2. 函数原型
3. 使用示例
- 示例 1：填充 vector<int>
- 示例 2：从非零起始值开始
4. 应用场景
5. 注意事项
6. 与其它算法比较
小结

1. 概述

std::iota 定义在头文件中，C++11 起引入。
它用于向前迭代器区间依次填入连续递增的数值。
常用于一次性将容器初始化为 0,1,2,… 或从任意起始值开始的连续整数序列。

2. 函数原型

namespace std {
  template< class ForwardIt, class T >
  void iota(ForwardIt first, ForwardIt last, T value);
}

模板参数	说明
`ForwardIt`	必须满足 ForwardIterator，即支持多次遍历的迭代器类型
`T`	可拷贝、可递增（使用 `++` 运算符）的值类型

参数
- first, last：给定的迭代器区间 [first, last)。
- value：起始值，第一个位置赋 value，之后不断 ++value。
返回类型
- void，不返回任何值。
时间复杂度
- 线性：执行次数等于区间长度 N = std::distance(first, last)，共做 N 次赋值操作。

3. 使用示例

示例 1：填充 vector

#include <iostream>
#include <vector>
#include <numeric>   // for std::iota

int main() {
    int N = 10;
    std::vector<int> v(N);
    std::iota(v.begin(), v.end(), 0);  // v = {0,1,2,...,9}

    for (int x : v) std::cout << x << ' ';
    // 输出：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
}

示例 2：从非零起始值开始

#include <deque>
#include <numeric>

std::deque<long> dq(5);
std::iota(dq.begin(), dq.end(), 100L);  
// dq = {100,101,102,103,104}

4. 应用场景

容器初始化
快速生成固定模式的数据：索引序列、ID 列表、测试用例等。
排列生成
先 iota 填充再对区间 shuffle，可快速生成随机排列。
与算法结合
与 std::sort、std::unique 等配合，用于排序检测、差分计算等场景。

5. 注意事项

溢出风险
如果 T 是整型且区间过长，连续递增可能导致溢出。建议保证 value + (last-first -1) 在类型范围内。
迭代器要求
必须至少满足 ForwardIterator：随机访问迭代器、单向链表迭代器等都可以。
类型转换
如果 T 与容器元素类型不一致，会发生隐式转换；最好保持一致或显式转换以避免警告。
C++20 Ranges
C++20 引入了 std::views::iota，可生成惰性（lazy）序列视图：
```
#include <ranges>
auto view = std::views::iota(5, 10);  // 表示 5,6,7,8,9
```

6. 与其它算法比较

算法	优势	劣势
`std::iota`	专门生成递增序列、语义直观	只能递增 `++`，不支持其它模式
`std::generate`	可自定义生成逻辑（函数/lambda）	代码相对冗长
`std::generate_n`	同上，可限制生成次数	同上