std::ranges::nth_element() 算法

自 C++20 起

简化

// (1)
constexpr I nth_element( I first, I nth, S last, Comp comp = {}, Proj proj = {} );

// (2)
constexpr ranges::borrowed_iterator_t<R>
    nth_element( R&& r, iterator_t<R> nth, Comp comp = {}, Proj proj = {} );

参数类型是泛型的，并具有以下约束：

• I - std::random_access_iterator
• S - std::sentinel_for<I>
• R - std::ranges::random_access_range
• Comp - （无）
• Proj - (无)

Proj 和 Comp 模板参数对于所有重载都具有以下默认类型：std::identity、ranges::less。

此外，每个重载都有以下约束

• (1) - std::sortable<I, Comp, Proj>
• (2) - std::sortable<ranges::iterator_t<R>, Comp, Proj>

详细

// (1)
template<
  std::random_access_iterator I,
  std::sentinel_for<I> S,
  class Comp = ranges::less,
  class Proj = std::identity
>
  requires std::sortable<I, Comp, Proj>
constexpr I
    nth_element( I first, I nth, S last, Comp comp = {}, Proj proj = {} );

// (2)
template<
  ranges::random_access_range R,
  class Comp = ranges::less,
  class Proj = std::identity
>
  requires std::sortable<iterator_t<R>, Comp, Proj>
constexpr ranges::borrowed_iterator_t<R>
    nth_element( R&& r, iterator_t<R> nth, Comp comp = {}, Proj proj = {} );

重新排序 [first; last) 中的元素，使得

• 由 nth 指向的元素被更改为如果 [first; last) 根据 comp 和 proj 进行排序时将出现在该位置的任何元素。

• 所有在新 nth 元素之前的元素都小于或等于新 nth 元素之后的元素。也就是说，对于范围 [first; nth) 和 [nth; last) 中的每个迭代器 i 和 j，表达式 std::invoke(comp, std::invoke(proj, *j), std::invoke(proj, *i)) 求值为 false。

• 如果 nth == last，则函数无效。

• (1) 使用给定的二进制比较函数 comp 和投影 proj 比较元素。

• (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	要排序的范围。
r	要排序的范围。
nth	定义排序分区点的迭代器。
comp	应用于投影元素的比较对象。
proj	应用于元素的投影。

返回值

• (1) 一个等于 last 的迭代器。
• (2) 如果 r 是左值或 borrowed_range 类型，则与 (1) 相同。否则返回 std::ranges::dangling。

复杂度

平均而言，复杂度为 ranges::distance(first, last) 的线性时间。

异常

(无)

备注

使用的算法通常是 Introselect，尽管也允许使用其他具有合适平均情况复杂度的选择算法。

示例

Main.cpp

#include <algorithm>
#include <array>
#include <functional>
#include <iostream>
#include <ranges>
#include <string_view>

void print(std::string_view rem, std::ranges::input_range auto const& a)
{
    for (std::cout << rem; const auto e : a)
        std::cout << e << ' ';
    std::cout << '\n';
}

int main()
{
    std::array v {5, 6, 4, 3, 2, 6, 7, 9, 3};
    print("Before nth_element: ", v);

    std::ranges::nth_element(v, v.begin() + v.size() / 2);
    print("After nth_element:  ", v);
    std::cout << "The median is: " << v[v.size() / 2] << '\n';

    std::ranges::nth_element(v, v.begin() + 1, std::greater<int>());
    print("After nth_element:  ", v);
    std::cout << "The second largest element is: " << v[1] << '\n';
    std::cout << "The largest element is: " << v[0] << "\n\n";

    using namespace std::literals;
    std::array names
    {
        "Diva"sv, "Cornelius"sv, "Munro"sv, "Rhod"sv,
        "Zorg"sv, "Korben"sv, "Bender"sv, "Leeloo"sv,
    };
    print("Before nth_element: ", names);
    auto fifth_element {std::ranges::next(names.begin(), 4)};
    std::ranges::nth_element(names, fifth_element);
    print("After nth_element:  ", names);
    std::cout << "The 5th element is: " << *fifth_element << '\n';
}

输出

Before nth_element: 5 6 4 3 2 6 7 9 3 
After nth_element:  2 3 3 4 5 6 6 7 9 
The median is: 5
After nth_element:  9 7 6 6 5 4 3 3 2 
The second largest element is: 7
The largest element is: 9
 
Before nth_element: Diva Cornelius Munro Rhod Zorg Korben Bender Leeloo 
After nth_element:  Diva Cornelius Bender Korben Leeloo Rhod Munro Zorg 
The 5th element is: Leeloo