std::ranges::partial_sort() 算法

自 C++20 起

简化

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

// (2)
constexpr ranges::borrowed_iterator_t<R>
    partial_sort( R&& r, ranges::iterator_t<R> middle, 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
    partial_sort( I first, I middle, S last, Comp comp = {}, Proj proj = {} );

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

重新排列元素，使范围 [first; middle) 包含范围 [first; last) 中已排序的 middle - first 个最小元素。

元素使用给定的二元比较函数 comp 进行比较，并使用 proj 函数对象进行投影。

注意

不保证相等元素的顺序得到保留。

范围 [middle; last) 中剩余元素的顺序未指定。

• (1) 使用给定的二元比较函数 comp 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	需要部分排序的整个范围。
r	需要部分排序的整个范围。
middle	定义要排序的最后一个元素的迭代器。
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

一个等于 last 的迭代器。

复杂度

给定 N 为 ranges::distance(first, last)，M 为 ranges::distance(first, middle)

O(N * log(M)) 次比较和两倍的投影。

异常

(无)

可能的实现

partial_sort(1) 和 partial_sort(2)

struct partial_sort_fn
{
    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
        operator()(I first, I middle, S last, Comp comp = {}, Proj proj = {}) const
    {
        if (first == middle)
            return ranges::next(first, last);
        ranges::make_heap(first, middle, comp, proj);
        auto it {middle};
        for (; it != last; ++it)
        {
            if (std::invoke(comp, std::invoke(proj, *it), std::invoke(proj, *first)))
            {
                ranges::pop_heap(first, middle, comp, proj);
                ranges::iter_swap(middle - 1, it);
                ranges::push_heap(first, middle, comp, proj);
            }
        }
        ranges::sort_heap(first, middle, comp, proj);
        return it;
    }

    template<ranges::random_access_range R, class Comp = ranges::less,
             class Proj = std::identity>
    requires std::sortable<ranges::iterator_t<R>, Comp, Proj>
    constexpr ranges::borrowed_iterator_t<R>
        operator()(R&& r, ranges::iterator_t<R> middle, Comp comp = {}, Proj proj = {}) const
    {
        return (*this)(ranges::begin(r), std::move(middle), ranges::end(r),
                       std::move(comp), std::move(proj));
    }
};

inline constexpr partial_sort_fn partial_sort {};

示例

Main.cpp

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

void print(const auto& v)
{
    for (const char e : v)
        std::cout << e << ' ';
    std::cout << '\n';
}

void underscore(int n)
{
    while (n-- > 0)
        std::cout << "^ ";
    std::cout << '\n';
}

int main()
{
    static_assert('A' < 'a');
    std::vector<char> v {'x', 'P', 'y', 'C', 'z', 'w', 'P', 'o'};
    print(v);
    const int m {3};
    std::ranges::partial_sort(v, v.begin() + m);
    print(v), underscore(m);

    static_assert('1' < 'a');
    std::string s {"3a1b41c5"};
    print(s);
    std::ranges::partial_sort(s.begin(), s.begin() + m, s.end(), std::greater {});
    print(s), underscore(m);
}

输出

x P y C z w P o
C P P y z x w o
^ ^ ^
3 a 1 b 4 1 c 5
c b a 1 3 1 4 5
^ ^ ^