std::ranges::search_n() 算法

自 C++20 起

简化

// (1)
constexpr ranges::subrange<I>
    search_n( I first, S last, std::iter_difference_t<I> count,
              const T& value, Pred pred = {}, Proj proj = {} );

// (2)
constexpr ranges::borrowed_subrange_t<R>
    search_n( R&& r, ranges::range_difference_t<R> count,
              const T& value, Pred pred = {}, 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>
• T - （无）
• Pred - (无)
• Proj - (无)
• (2) - R - std::ranges::forward_range

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

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

（为方便阅读，此处省略了 std:: 命名空间）

详细

// (1)
template<
  std::forward_iterator I,
  std::sentinel_for<I> S,
  class T,
  class Pred = ranges::equal_to,
  class Proj = std::identity
>
  requires std::indirectly_comparable<I, const T*, Pred, Proj>
constexpr ranges::subrange<I>
    search_n( I first, S last, std::iter_difference_t<I> count,
              const T& value, Pred pred = {}, Proj proj = {} );

// (2)
template<
  ranges::forward_range R,
  class T,
  class Pred = ranges::equal_to,
  class Proj = std::identity
>
  requires std::indirectly_comparable<ranges::iterator_t<R>, const T*, Pred, Proj>
constexpr ranges::borrowed_subrange_t<R>
    search_n( R&& r, ranges::range_difference_t<R> count,
              const T& value, Pred pred = {}, Proj proj = {} );

在给定范围内搜索第一个由 count 个相同元素组成的序列，每个元素都等于给定的 value。

• (1) 根据二元谓词 pred，在范围 [first; last) 中搜索第一个由 count 个元素组成的序列，这些元素的投影值都等于给定的 value。

• (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	要检查的元素范围。
r	要检查的元素范围。
count	要搜索的序列的长度。
值	要搜索的值。
pred	将投影元素与 value 进行比较的二元谓词。
proj	应用于元素的投影。

返回值

• (1) 类型为 ranges::subrange<I> 的值，表示第一个出现的 count 个 value 组成的所需序列。

  如果没有找到这样的子序列，则返回 std::ranges::subrange{ last, last }。
  如果 count <= 0，则返回 std::ranges::subrange{ first, first }。

• (2) 与 (1) 相同，除了返回类型是 ranges::borrowed_subrange_t<R>。

复杂度

给定 N 为 ranges::distance(first, last)

谓词和投影最多应用 N 次。

异常

(无)

可能的实现

search_n(1)

struct search_n_fn
{
    template<std::forward_iterator I, std::sentinel_for<I> S, class T,
             class Pred = ranges::equal_to, class Proj = std::identity>
    requires std::indirectly_comparable<I, const T*, Pred, Proj>
    constexpr ranges::subrange<I>
        operator()(I first, S last, std::iter_difference_t<I> count,
                   const T& value, Pred pred = {}, Proj proj = {}) const
    {
        if (count <= 0)
            return {first, first};
        for (; first != last; ++first)
        {
            if (std::invoke(pred, std::invoke(proj, *first), value))
            {
                I start = first;
                std::iter_difference_t<I> n{1};
                for (;;)
                {
                    if (n++ == count)
                        return {start, std::next(first)}; // found
                    if (++first == last)
                        return {first, first}; // not found
                    if (!std::invoke(pred, std::invoke(proj, *first), value))
                        break; // not equ to value
                }
            }
        }
        return {first, first};
    }

    template<ranges::forward_range R, class T, class Pred = ranges::equal_to,
             class Proj = std::identity>
    requires std::indirectly_comparable<ranges::iterator_t<R>, const T*, Pred, Proj>
    constexpr ranges::borrowed_subrange_t<R>
        operator()(R&& r, ranges::range_difference_t<R> count,
                   const T& value, Pred pred = {}, Proj proj = {}) const
    {
        return (*this)(ranges::begin(r), ranges::end(r),
                       std::move(count), value,
                       std::move(pred), std::move(proj));
    }
};

inline constexpr search_n_fn search_n {};

备注

如果迭代器模型 std::random_access_iterator，实现可以平均提高搜索效率。

示例

Main.cpp

#include <algorithm>
#include <iomanip>
#include <iostream>
#include <iterator>
#include <string>

int main()
{
    static constexpr auto nums = {1, 2, 2, 3, 4, 1, 2, 2, 2, 1};
    constexpr int count {3};
    constexpr int value {2};
    typedef int count_t, value_t;

    constexpr auto result1 = std::ranges::search_n(
        nums.begin(), nums.end(), count, value
    );
    static_assert( // found
        result1.size() == count &&
        std::distance(nums.begin(), result1.begin()) == 6 &&
        std::distance(nums.begin(), result1.end()) == 9
    );

    constexpr auto result2 = std::ranges::search_n(nums, count, value);
    static_assert( // found
        result2.size() == count &&
        std::distance(nums.begin(), result2.begin()) == 6 &&
        std::distance(nums.begin(), result2.end()) == 9
    );

    constexpr auto result3 = std::ranges::search_n(nums, count, value_t{5});
    static_assert( // not found
        result3.size() == 0 &&
        result3.begin() == result3.end() &&
        result3.end() == nums.end()
    );

    constexpr auto result4 = std::ranges::search_n(nums, count_t{0}, value_t{1});
    static_assert( // not found
        result4.size() == 0 &&
        result4.begin() == result4.end() &&
        result4.end() == nums.begin()
    );

    constexpr char symbol {'B'};
    auto to_ascii = [](const int z) -> char { return 'A' + z - 1; };
    auto is_equ = [](const char x, const char y) { return x == y; };

    std::cout << "Find a sub-sequence " << std::string(count, symbol) << " in the ";
    std::ranges::transform(nums, std::ostream_iterator<char>(std::cout, ""), to_ascii);
    std::cout << '\n';

    auto result5 = std::ranges::search_n(nums, count, symbol, is_equ, to_ascii);
    if (not result5.empty())
        std::cout << "Found at position "
                  << std::ranges::distance(nums.begin(), result5.begin()) << '\n';
}

输出

Find a sub-sequence BBB in the ABBCDABBBA
Found at position 6