C++ 最大值与最小值

在 C++ 中，比较两个或多个数据的大小、找出其中的最大值或最小值是很常见的操作。虽然我们可以自己写 if...else 语句或三元运算符来判断，但直接调用标准库提供的现成函数会让代码简洁直观得多。

与前面几节的 <cmath> 头文件不同，C++ 求最大值与最小值的函数定义在 <algorithm> 头文件中，常用的主要有 3 个：① std::max()；② std::min()；③ std::minmax()。

std::max() 与 std::min()

在 C++ 中，当我们只需要比较两个已知数据的大小时，可以在引入 <algorithm> 头文件后直接调用 std::max() 和 std::min()，分别用来获取最大值和最小值。

语法：

std::max(a, b)
std::min(a, b)

说明：

std::max(a, b) 会返回 a 和 b 中较大的值；std::min(a, b) 则会返回 a 和 b 中较小的值。它们不仅支持 int、double 等数值类型，还支持 char 字符和字符串按字典序比较大小。

小伙伴们要注意，比较字符串大小时需要先引入 <string> 头文件并传入 std::string 对象。千万不要直接传入 "apple"、"banana" 这样的双引号字符串字面量，否则比较的是内存地址而不是文本内容。

示例 1：比较两个数的大小

#include <algorithm>
#include <iostream>

int main() {
    int a = 15;
    int b = 28;
    std::cout << std::max(a, b) << '\n';    // 求较大值
    std::cout << std::min(a, b) << '\n';    // 求较小值

    double x = 3.14;
    double y = 2.71;
    std::cout << std::max(x, y) << '\n';    // 比较浮点数
    return 0;
}

运行结果如下。

28
15
3.14

分析：

std::max(a, b) 返回了较大的整数 28，std::min(a, b) 返回了较小的整数 15，对浮点数 x 和 y 也同样适用。

除了单纯比大小之外，这两个函数在实际开发中还经常用来给变量做 “保底” 或 “封顶”。比如游戏角色受到伤害扣血后，生命值 hp 最低只能扣到 0，不能变成负数。对于这个需求，下面 2 种方式是等价的。

int hp = 20 - 35;

// 方式 1（推荐）
hp = std::max(0, hp);

// 方式 2
if (hp < 0) {
    hp = 0;
}

其中，方式 1 通过 std::max(0, hp) 为生命值设置了下限：一旦 hp 小于 0，函数就会返回较大的 0，一行代码就能代替手写 if 判断。

比较多个数与 std::minmax()

如果手头有 3 个、4 个甚至更多已知的变量，想要找出其中的最值，我们不需要一层套一层地写成 std::max(a, std::max(b, c))，<algorithm> 提供了更简便的多值比较写法。

1. 比较 3 个及以上的数

当需要同时比较多个同类型的数据时，我们只需要在参数位置写上一对花括号 {}，把所有待比较的值放进去即可。

语法：

std::max({值1, 值2, 值3, ...})
std::min({值1, 值2, 值3, ...})

说明：

花括号 {} 内可以放入任意多个同类型的变量或常量，数据之间用英文逗号隔开，函数会自动找出并返回其中的最大值或最小值。

示例 2：比较多个数的大小

#include <algorithm>
#include <iostream>

int main() {
    int s1 = 85;
    int s2 = 92;
    int s3 = 78;
    int s4 = 96;

    int highest = std::max({s1, s2, s3, s4});    // 找出最高分
    int lowest = std::min({s1, s2, s3, s4});     // 找出最低分

    std::cout << highest << '\n';
    std::cout << lowest << '\n';
    return 0;
}

运行结果如下。

96
78

分析：

std::max({s1, s2, s3, s4}) 表示直接从花括号里的 4 个分数中找出最高分 96，而 std::min({s1, s2, s3, s4}) 则找出了最低分 78，比多层嵌套调用直观得多。

2. 同时获取最小值和最大值

在上面的例子中，为了同时拿到最高分和最低分，我们分别调用了一次 std::max() 和一次 std::min()。如果希望在一次函数调用中同时拿到最小值和最大值，我们可以使用 std::minmax() 函数。

语法：

std::minmax(a, b)
std::minmax({值1, 值2, 值3, ...})

说明：

std::minmax() 既可以接收两个参数，也可以接收花括号列表来比较多个值。调用后，它会把找出来的最小值和最大值打包成一个 std::pair 对象返回，其中第 1 个成员 .first 固定是最小值，第 2 个成员 .second 固定是最大值。

示例 3：找出最低温与最高温

#include <algorithm>
#include <iostream>

int main() {
    auto res = std::minmax({18, 26, 12, 23});    // 同时获取最小值和最大值

    std::cout << "最低温：" << res.first << '\n';
    std::cout << "最高温：" << res.second << '\n';
    return 0;
}

运行结果如下。

最低温：12
最高温：26

分析：

在这个例子中，std::minmax({18, 26, 12, 23}) 返回了一个 std::pair 对象 res。小伙伴们可以顺着函数名 minmax 中 “先 min 后 max” 的顺序来记：第 1 个成员 res.first 是最小值 12，第 2 个成员 res.second 是最大值 26。

比较不同类型的数值

初学者在使用 std::max() 和 std::min() 时，经常会遇到这样一个编译报错：明明传进去的是 int 整数 10 和 double 小数 12.5，直接写 std::max(10, 12.5) 时编译器却提示找不到匹配的函数。

这是因为 std::max() 和 std::min() 底层是通过函数模板实现的，要求传入的两个参数类型必须一致。如果一个是 int、另一个是 double，编译器就无法确定应该按哪种类型来推导返回值。

遇到这种情况时，我们只需要在函数名后面加上 <double> 显式指定比较类型，写成 std::max<double>(a, b) 即可。请看下面例子。

示例 4：比较不同类型的数值

#include <algorithm>
#include <iostream>

int main() {
    int a = 10;
    double b = 12.5;

    double res = std::max<double>(a, b);    // 统一按 double 类型比较
    std::cout << res << '\n';
    return 0;
}

运行结果如下。

12.5

分析：

std::max<double>(a, b) 在函数名后面显式加上了 <double>，告诉编译器统一按 double 类型来比较。这样编译器会先把 int 类型的 a 转为 double，再与 b 比较并算出较大值 12.5。

下面这种不指定类型的写法就是错误的，由于两个参数的类型不一致，编译时会直接报错。

double wrongVal = std::max(a, b);    // 参数类型不一致

平时除了 int 与 double 比较之外，拿普通 int 变量与容器 .size() 返回的 size_t 比较大小时，同样会遇到类型不匹配的问题。遇到这种情况，大家显式加上 <size_t> 或 <int> 指定类型就能解决。