std::ranges::partition() 算法

自 C++20 起

简化

// (1)
constexpr ranges::subrange<I>
    partition( I first, S last, Pred pred, Proj proj = {} );

// (2)
constexpr ranges::borrowed_subrange_t<R>
    partition( R&& r, Pred pred, Proj proj = {} );

参数类型是泛型的，并具有以下约束

• I - std::permutable
• S - std::sentinel_for<I>
• R - std::ranges::forward_range
• Pred:
  • (1) - std::indirect_unary_predicate<std::projected<I, Proj>>
  • (2) - std::indirect_unary_predicate<std::projected<ranges::iterator_t<R>, Proj>>
• Proj - (无)

对于所有重载，Proj 模板参数的默认类型为 std::identity。

此外，每个重载都有以下约束

• (2) - std::permutable<ranges::iterator_t<R>>

详细

// (1)
template<
  std::permutable I,
  std::sentinel_for<I> S,
  class Proj = std::identity,
  std::indirect_unary_predicate<std::projected<I, Proj>> Pred
>
constexpr ranges::subrange<I>
    partition( I first, S last, Pred pred, Proj proj = {} );

// (2)
template<
  ranges::forward_range R,
  class Proj = std::identity,
  std::indirect_unary_predicate<std::projected<ranges::iterator_t<R>, Proj>> Pred
>
  requires std::permutable<ranges::iterator_t<R>>
constexpr ranges::borrowed_subrange_t<R>
    partition( R&& r, Pred pred, Proj proj = {} );

• (1) 重新排列范围 [first; last) 中的元素，使得谓词 pred 返回 true 的所有元素的投影 proj 位于谓词 pred 返回 false 的元素的投影 proj 之前。

  注意

  不保留元素的相对顺序。

• (2) 与 (1) 相同，但使用 r 作为范围，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	要重新排序的元素范围。
r	要重新排序的元素范围。
pred	应用于投影元素的谓词。
proj	要应用于元素的投影。

返回值

一个子范围，以第二个组的第一个元素的迭代器开始，以等于 last 的迭代器结束。

• (2) 如果 r 是非 borrowed_range 类型的右值，则返回 std::ranges::dangling。

复杂度

给定 N 为 ranges::distance(first, last)

谓词和投影的精确 N 次应用。

如果 I 建模 ranges::bidirectional_iterator，则最多 N / 2 次交换，否则最多 N 次交换。

异常

(无)

可能的实现

partition(1) 和 partition(2)

struct partition_fn
{
    template<std::permutable I, std::sentinel_for<I> S, class Proj = std::identity,
             std::indirect_unary_predicate<std::projected<I, Proj>> Pred>
    constexpr ranges::subrange<I>
        operator()(I first, S last, Pred pred, Proj proj = {}) const
    {
        first = ranges::find_if_not(first, last, std::ref(pred), std::ref(proj));
        if (first == last)
            return {first, first};

        for (auto i = ranges::next(first); i != last; ++i)
        {
            if (std::invoke(pred, std::invoke(proj, *i)))
            {
                ranges::iter_swap(i, first);
                ++first;
            }
        }
        return {std::move(first), std::move(last)};
    }

    template<ranges::forward_range R, class Proj = std::identity,
             std::indirect_unary_predicate<
                 std::projected<ranges::iterator_t<R>, Proj>> Pred>
    requires std::permutable<ranges::iterator_t<R>>
    constexpr ranges::borrowed_subrange_t<R>
        operator()(R&& r, Pred pred, Proj proj = {}) const
    {
        return (*this)(ranges::begin(r), ranges::end(r),
                       std::ref(pred), std::ref(proj));
    }
};

inline constexpr partition_fn partition;

示例

Main.cpp

#include <algorithm>
#include <forward_list>
#include <functional>
#include <iostream>
#include <iterator>
#include <ranges>
#include <vector>

namespace ranges = std::ranges;

template<class I, std::sentinel_for<I> S, class Cmp = ranges::less>
requires std::sortable<I, Cmp>
void quicksort(I first, S last, Cmp cmp = Cmp {})
{
    using reference = std::iter_reference_t<I>;

    if (first == last)
        return;

    auto size = ranges::distance(first, last);
    auto pivot = ranges::next(first, size - 1);
    ranges::iter_swap(pivot, ranges::next(first, size / 2));

    auto tail = ranges::partition(first, pivot, [=](reference em)
    {
        return std::invoke(cmp, em, *pivot); // em < pivot
    });

    ranges::iter_swap(pivot, tail.begin());
    quicksort(first, tail.begin(), std::ref(cmp));
    quicksort(ranges::next(tail.begin()), last, std::ref(cmp));
}

int main()
{
    std::ostream_iterator<int> cout {std::cout, " "};

    std::vector<int> v {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
    std::cout << "Original vector:  \t";
    ranges::copy(v, cout);

    auto tail = ranges::partition(v, [](int i) { return i % 2 == 0; });

    std::cout << "\nPartitioned vector: \t";
    ranges::copy(ranges::begin(v), ranges::begin(tail), cout);
    std::cout << "│ ";
    ranges::copy(tail, cout);

    std::forward_list<int> fl {1, 30, -4, 3, 5, -4, 1, 6, -8, 2, -5, 64, 1, 92};
    std::cout << "\nUnsorted list: \t\t";
    ranges::copy(fl, cout);

    quicksort(ranges::begin(fl), ranges::end(fl), ranges::greater {});
    std::cout << "\nQuick-sorted list: \t";
    ranges::copy(fl, cout);

    std::cout << '\n';
}

可能的输出

Original vector:        0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Partitioned vector:     0 8 2 6 4 │ 5 3 7 1 9
Unsorted list:          1 30 -4 3 5 -4 1 6 -8 2 -5 64 1 92
Quick-sorted list:      92 64 30 6 5 3 2 1 1 1 -4 -4 -5 -8