std::ranges::sort() 算法

自 C++20 起

简化

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

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

参数类型是泛型的，并具有以下约束：

• I - std::input_iterator
• S - std::sentinel_for<I>
• R - std::ranges::input_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) - sortable<I, Comp, Proj>
• (2) - sortable<ranges::iterator_t<R>, Comp, Proj>

（为方便阅读，此处省略了 std:: 命名空间）

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
    sort( I first, 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>
    sort( R&& r, Comp comp = {}, Proj proj = {} );

以升序排列范围 [first; last) 中的元素。

如果对于指向序列的任何迭代器 it 和任何非负整数 n（使得 it + n 是指向序列中元素的有效迭代器），std::invoke(comp, std::invoke(proj, *(it + n)), std::invoke(proj, *it)) 的计算结果为 false，则序列相对于比较器 comp 是排序的。

重要

不保证相等元素的顺序得到保留。

• (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	要排序的元素范围。
r	要排序的元素范围。
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)

O(N * log(N)) 次比较和投影。

异常

(无)

可能的实现

sort(1) 和 sort(2)

struct 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, S last, Comp comp = {}, Proj proj = {}) const
    {
        if (first == last)
            return first;

        I last_iter = ranges::next(first, last);
        ranges::make_heap(first, last_iter, std::ref(comp), std::ref(proj));
        ranges::sort_heap(first, last_iter, std::ref(comp), std::ref(proj));

        return last_iter;
    }

    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, Comp comp = {}, Proj proj = {}) const
    {
        return (*this)(ranges::begin(r), ranges::end(r), std::move(comp), std::move(proj));
    }
};

inline constexpr sort_fn sort {};

备注

std::sort 使用 std::iter_swap 交换元素，而 ranges::sort 则使用 ranges::iter_swap（与 std::iter_swap 不同，它对 iter_swap 执行 ADL）

示例

Main.cpp

#include <algorithm>
#include <array>
#include <functional>
#include <iomanip>
#include <iostream>

void print(auto comment, auto const& seq, char term = ' ')
{
    for (std::cout << comment << '\n'; auto const& elem : seq)
        std::cout << elem << term;
    std::cout << '\n';
}

struct Particle
{
    std::string name; double mass; // MeV
    template<class Os> friend
    Os& operator<<(Os& os, Particle const& p)
    {
        return os << std::left << std::setw(8) << p.name << " : " << p.mass << ' ';
    }
};

int main()
{
    std::array s {5, 7, 4, 2, 8, 6, 1, 9, 0, 3};

    namespace ranges = std::ranges;

    ranges::sort(s);
    print("Sort using the default operator<", s);

    ranges::sort(s, ranges::greater());
    print("Sort using a standard library compare function object", s);

    struct
    {
        bool operator()(int a, int b) const { return a < b; }
    } customLess;
    ranges::sort(s.begin(), s.end(), customLess);
    print("Sort using a custom function object", s);

    ranges::sort(s, [](int a, int b) { return a > b; });
    print("Sort using a lambda expression", s);

    Particle particles[]
    {
        {"Electron", 0.511}, {"Muon", 105.66}, {"Tau", 1776.86},
        {"Positron", 0.511}, {"Proton", 938.27}, {"Neutron", 939.57}
    };
    ranges::sort(particles, {}, &Particle::name);
    print("\nSort by name using a projection", particles, '\n');
    ranges::sort(particles, {}, &Particle::mass);
    print("Sort by mass using a projection", particles, '\n');
}

输出

Sort using the default operator<
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Sort using a standard library compare function object
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
Sort using a custom function object
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Sort using a lambda expression
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Sort by name using a projection
Electron : 0.511
Muon     : 105.66
Neutron  : 939.57
Positron : 0.511
Proton   : 938.27
Tau      : 1776.86

Sort by mass using a projection
Electron : 0.511
Positron : 0.511
Muon     : 105.66
Proton   : 938.27
Neutron  : 939.57
Tau      : 1776.86