std::ranges::equal_range() 算法

自 C++20 起

简化

// (1)
constexpr ranges::subrange<I>
  equal_range( I first, S last, const T& value, Comp comp = {}, Proj proj = {} );

// (2)
constexpr ranges::borrowed_subrange_t<R>
  equal_range( R&& r, const T& value, Comp comp = {}, Proj proj = {} );

参数类型是泛型的，并具有以下约束

• I - std::forward_iterator

• S - std::sentinel_for<I>

• R - std::ranges::forward_range

• Comp:

  • (1) - indirect_strict_weak_order< const T*, projected<I, Proj>>
  • (2) - indirect_strict_weak_order< const T*, projected<ranges::iterator_t<R>, Proj>>

  （为方便阅读，此处省略了 std:: 命名空间）

• T - （无）

• Proj - (无)

所有重载的 Proj 和 Comp 模板参数具有以下默认类型：std::identity, ranges::less。

详细

// (1)
template<
  std::forward_iterator I,
  std::sentinel_for<I> S,
  class T, class Proj = std::identity,
  std::indirect_strict_weak_order< const T*, std::projected<I, Proj>> Comp = ranges::less
>
constexpr ranges::subrange<I>
  equal_range( I first, S last, const T& value, Comp comp = {}, Proj proj = {} );

// (2)
template<
  ranges::forward_range R,
  class T,
  class Proj = std::identity,
  std::indirect_strict_weak_order< const T*, std::projected<ranges::iterator_t<R>, Proj>> Comp = ranges::less
>
constexpr ranges::borrowed_subrange_t<R>
  equal_range( R&& r, const T& value, Comp comp = {}, Proj proj = {} );

• (1) 返回一个包含范围 [first; last) 中所有等同于 value 的元素的视图。

  范围 [first; last) 必须至少相对于 value 偏序，即它必须满足以下所有要求

  • 根据 element < value 或 comp(element, value) 进行分区（即，表达式为 true 的所有元素都先于表达式为 false 的所有元素）。
  • 根据 !(value < element) 或 !comp(value, element) 进行分区。
  • 对于所有元素，如果 element < value 或 comp(element, value) 为 true，那么 !(value < element) 或 !comp(value, element) 也为 true。

  完全排序的范围满足这些标准。

  返回的视图由两个迭代器构造

  1. 指向第一个不小于 value 的元素。
  2. 指向第一个大于 value 的元素。

  第一个迭代器可以通过 std::ranges::lower_bound() 获得，第二个迭代器可以通过 std::ranges::upper_bound() 获得。

• (2) 与 (1) 相同，但使用 r 作为源范围，如同使用 ranges::begin(r) 作为 first 和 ranges::end(r) 作为 last。

本页描述的函数类实体是niebloids。

参数

first last	要检查的部分有序元素范围。
r	要检查的部分有序元素范围。
值	用于比较元素的 `value`。
comp	应用于投影元素的比较谓词。
proj	应用于元素的投影。

返回值

std::ranges::subrange 包含一对定义所需范围的迭代器

1. 指向第一个不小于 value 的元素。
2. 指向第一个大于 value 的元素。

如果没有元素不小于 value，则将 last 作为第一个元素返回。
类似地，如果没有元素大于 value，则将 last 作为第二个元素返回。

复杂度

最多 log2(last - first) + O(1) 次比较和投影应用。

然而，对于不符合 random_access_iterator 模型的迭代器，迭代器增量次数是线性的。

异常

(无)

可能的实现

ranges::equal_range

struct equal_range_fn
{
    template<std::forward_iterator I, std::sentinel_for<I> S,
             class T, class Proj = std::identity,
             std::indirect_strict_weak_order<
                 const T*,
                 std::projected<I, Proj>> Comp = ranges::less>
    constexpr ranges::subrange<I>
        operator()(I first, S last, const T& value, Comp comp = {}, Proj proj = {}) const
    {
        return ranges::subrange(
            ranges::lower_bound(first, last, value, std::ref(comp), std::ref(proj)),
            ranges::upper_bound(first, last, value, std::ref(comp), std::ref(proj)));
    }

    template<ranges::forward_range R, class T, class Proj = std::identity,
             std::indirect_strict_weak_order<
                 const T*,
                 std::projected<std::ranges::iterator_t<R>, Proj>> Comp = ranges::less>
    constexpr ranges::borrowed_subrange_t<R>
        operator()(R&& r, const T& value, Comp comp = {}, Proj proj = {}) const
    {
        return (*this)(ranges::begin(r), ranges::end(r), value,
                       std::ref(comp), std::ref(proj));
    }
};

inline constexpr equal_range_fn equal_range;

示例

Main.cpp

#include <algorithm>
#include <compare>
#include <iostream>
#include <vector>

struct S
{
    int number {};
    char name {};
    // note: name is ignored by these comparison operators
    friend bool operator== (const S s1, const S s2) { return s1.number == s2.number; }
    friend auto operator<=>(const S s1, const S s2) { return s1.number <=> s2.number; }
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, S o)
    {
        return os << '{' << o.number << ", '" << o.name << "'}";
    }
};

void println(auto rem, auto const& v)
{
    for (std::cout << rem; auto const& e : v)
        std::cout << e << ' ';
    std::cout << '\n';
}

int main()
{
    // note: not ordered, only partitioned w.r.t. S defined below
    std::vector<S> vec
    {
        {1,'A'}, {2,'B'}, {2,'C'}, {2,'D'}, {4, 'D'}, {4,'G'}, {3,'F'}
    };

    const S value {2, '?'};

    namespace ranges = std::ranges;

    auto a = ranges::equal_range(vec, value);
    println("1. ", a);

    auto b = ranges::equal_range(vec.begin(), vec.end(), value);
    println("2. ", b);

    auto c = ranges::equal_range(vec, 'D', ranges::less {}, &S::name);
    println("3. ", c);

    auto d = ranges::equal_range(vec.begin(), vec.end(), 'D', ranges::less {}, &S::name);
    println("4. ", d);
}

输出

1. {2, 'B'} {2, 'C'} {2, 'D'}
2. {2, 'B'} {2, 'C'} {2, 'D'}
3. {2, 'D'} {4, 'D'}
4. {2, 'D'} {4, 'D'}