详细解说 STL 排序Word格式文档下载.docx
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1STL提供的Sort算法
C++之所以得到这么多人的喜欢,是因为它既具有面向对象的概念,又保持了C语言高效的特点。
STL排序算法同样需要保持高效。
因此,对于不同的需求,STL提供的不同的函数,不同的函数,实现的算法又不尽相同。
1.1所有sort算法介绍
所有的sort算法的参数都需要输入一个范围,[begin,end)。
这里使用的迭代器(iterator)都需是随机迭代器(RadomAccessIterator),也就是说可以随机访问的迭代器,如:
it+n什么的。
(partition和stable_partition除外)
如果你需要自己定义比较函数,你可以把你定义好的仿函数(functor)作为参数传入。
每种算法都支持传入比较函数。
以下是所有STLsort算法函数的名字列表:
函数名
功能描述
sort
对给定区间所有元素进行排序
stable_sort
对给定区间所有元素进行稳定排序
partial_sort
对给定区间所有元素部分排序
partial_sort_copy
对给定区间复制并排序
nth_element
找出给定区间的某个位置对应的元素
is_sorted
判断一个区间是否已经排好序
partition
使得符合某个条件的元素放在前面
stable_partition
相对稳定的使得符合某个条件的元素放在前面
其中nth_element是最不易理解的,实际上,这个函数是用来找出第几个。
例如:
找出包含7个元素的数组中排在中间那个数的值,此时,我可能不关心前面,也不关心后面,我只关心排在第四位的元素值是多少。
1.2sort中的比较函数
当你需要按照某种特定方式进行排序时,你需要给sort指定比较函数,否则程序会自动提供给你一个比较函数。
vector<
int>
vect;
//...
sort(vect.begin(),vect.end());
//此时相当于调用
sort(vect.begin(),vect.end(),less<
int>
());
上述例子中系统自己为sort提供了less仿函数。
在STL中还提供了其他仿函数,以下是仿函数列表:
名称
equal_to
相等
not_equal_to
不相等
less
小于
greater
大于
less_equal
小于等于
greater_equal
大于等于
需要注意的是,这些函数不是都能适用于你的sort算法,如何选择,决定于你的应用。
另外,不能直接写入仿函数的名字,而是要写其重载的()函数:
less<
()
greater<
当你的容器中元素时一些标准类型(intfloatchar)或者string时,你可以直接使用这些函数模板。
但如果你时自己定义的类型或者你需要按照其他方式排序,你可以有两种方法来达到效果:
一种是自己写比较函数。
另一种是重载类型的'
<
'
操作赋。
#include<
iostream>
algorithm>
functional>
vector>
usingnamespacestd;
classmyclass{
public:
myclass(inta,intb):
first(a),second(b){}
intfirst;
intsecond;
booloperator<
(constmyclass&
m)const{
returnfirst<
m.first;
}
};
boolless_second(constmyclass&
m1,constmyclass&
m2){
returnm1.second<
m2.second;
}
intmain(){
vector<
myclass>
for(inti=0;
i<
10;
i++){
myclassmy(10-i,i*3);
vect.push_back(my);
vect.size();
i++)
cout<
"
("
vect[i].first<
"
vect[i].second<
)\n"
;
sort(vect.begin(),vect.end());
aftersortedbyfirst:
endl;
aftersortedbysecond:
sort(vect.begin(),vect.end(),less_second);
return0;
知道其输出结果是什么了吧:
(10,0)
(9,3)
(8,6)
(7,9)
(6,12)
(5,15)
(4,18)
(3,21)
(2,24)
(1,27)
1.3sort的稳定性
你发现有sort和stable_sort,还有partition和stable_partition,感到奇怪吧。
其中的区别是,带有stable的函数可保证相等元素的原本相对次序在排序后保持不变。
或许你会问,既然相等,你还管他相对位置呢,也分不清楚谁是谁了?
这里需要弄清楚一个问题,这里的相等,是指你提供的函数表示两个元素相等,并不一定是一摸一样的元素。
例如,如果你写一个比较函数:
boolless_len(conststring&
str1,conststring&
str2)
{
returnstr1.length()<
str2.length();
此时,"
apple"
和"
winter"
就是相等的,如果在"
出现在"
前面,用带stable的函数排序后,他们的次序一定不变,如果你使用的是不带"
stable"
的函数排序,那么排序完后,"
Winter"
有可能在"
的前面。
1.4全排序
全排序即把所给定范围所有的元素按照大小关系顺序排列。
用于全排序的函数有
template<
classRandomAccessIterator>
voidsort(RandomAccessIteratorfirst,RandomAccessIteratorlast);
classRandomAccessIterator,classStrictWeakOrdering>
voidsort(RandomAccessIteratorfirst,RandomAccessIteratorlast,
StrictWeakOrderingcomp);
voidstable_sort(RandomAccessIteratorfirst,RandomAccessIteratorlast);
voidstable_sort(RandomAccessIteratorfirst,RandomAccessIteratorlast,
在第1,3种形式中,sort和stable_sort都没有指定比较函数,系统会默认使用operator<
对区间[first,last)内的所有元素进行排序,因此,如果你使用的类型义军已经重载了operator<
函数,那么你可以省心了。
第2,4种形式,你可以随意指定比较函数,应用更为灵活一些。
来看看实际应用:
班上有10个学生,我想知道他们的成绩排名。
string>
classstudent{
student(conststring&
a,intb):
name(a),score(b){}
stringname;
intscore;
(conststudent&
returnscore<
m.score;
student>
studentst1("
Tom"
74);
vect.push_back(st1);
st1.name="
Jimy"
st1.score=56;
Mary"
st1.score=92;
Jessy"
st1.score=85;
Jone"
Bush"
st1.score=52;
st1.score=77;
Andyer"
st1.score=63;
Lily"
st1.score=76;
Maryia"
st1.score=89;
------beforesort..."
i++)cout<
vect[i].name<
:
\t"
vect[i].score<
stable_sort(vect.begin(),vect.end(),less<
student>
());
cout<
-----aftersort...."
其输出是:
------beforesort...
Tom:
74
Jimy:
56
Mary:
92
Jessy:
85
Jone:
Bush:
52
Winter:
77
Andyer:
63
Lily:
76
Maryia:
89
-----aftersort....
sort采用的是成熟的"
快速排序算法"
(目前大部分STL版本已经不是采用简单的快速排序,而是结合内插排序算法)。
注1,可以保证很好的平均性能、复杂度为n*log(n),由于单纯的快速排序在理论上有最差的情况,性能很低,其算法复杂度为n*n,但目前大部分的STL版本都已经在这方面做了优化,因此你可以放心使用。
stable_sort采用的是"
归并排序"
,分派足够内存是,其算法复杂度为n*log(n),否则其复杂度为n*log(n)*log(n),其优点是会保持相等元素之间的相对位置在排序前后保持一致。
1.5局部排序
局部排序其实是为了减少不必要的操作而提供的排序方式。
其函数原型为:
voidpartial_sort(RandomAccessIteratorfirst,
RandomAccessIteratormiddle,
RandomAccessIteratorlast);
voidpartial_sort(RandomAccessIteratorfirst,
RandomAccessIteratorlast,
classInputIterator,classRandomAccessIterator>
RandomAccessIteratorpartial_sort_copy(InputIteratorfirst,InputIteratorlast,
RandomAccessIteratorresult_first,
RandomAccessIteratorresult_last);
classInputIterator,classRandomAccessIterator,
classStrictWeakOrdering>
RandomAccessIteratorresult_last,Comparecomp);
理解了sort和stable_sort后,再来理解partial_sort就比较容易了。
先看看其用途:
班上有10个学生,我想知道分数最低的5名是哪些人。
如果没有partial_sort,你就需要用sort把所有人排好序,然后再取前5个。
现在你只需要对分数最低5名排序,把上面的程序做如下修改:
stable_sort(vect.begin(),vect.end(),less<
替换为:
partial_sort(vect.begin(),vect.begin()+5,vect.end(),less<
输出结果为:
这样的好处知道了吗?
当数据量小的时候可能看不出优势,如果是100万学生,我想找分数最少的5个人......
partial_sort采用的堆排序(heapsort),它在任何情况下的复杂度都是n*log(n).如果你希望用partial_sort来实现全排序,你只要让middle=last就可以了。
partial_sort_copy其实是copy和partial_sort的组合。
被排序(被复制)的数量是[first,last)和[result_first,result_last)中区间较小的那个。
如果[result_first,result_last)区间大于[first,last)区间,那么partial_sort相当于copy和sort的组合。
1.6nth_element指定元素排序
nth_element一个容易看懂但解释比较麻烦的排序。
用例子说会更方便:
班上有10个学生,我想知道分数排在倒数第4名的学生。
如果要满足上述需求,可以用sort排好序,然后取第4位(因为是由小到大排),更聪明的朋友会用partial_sort,只排前4位,然后得到第4位。
其实这是你还是浪费,因为前两位你根本没有必要排序,此时,你就需要nth_element:
voidnth_element(RandomAccessIteratorfirst,RandomAccessIteratornth,
RandomAccessIteratorlast,StrictWeakOrderingcomp);
对于上述实例需求,你只需要按下面要求修改1.4中的程序:
nth_element(vect.begin(),vect.begin()+3,vect.end(),less<
运行结果为:
第四个是谁?
Andyer,这个倒霉的家伙。
为什么是begin()+3而不是+4?
我开始写这篇文章的时候也没有在意,后来在ilovevc的提醒下,发现了这个问题。
begin()是第一个,begin()+1是第二个,...begin()+3当然就是第四个了。
1.7partition和stable_partition
好像这两个函数并不是用来排序的,'
分类'
算法,会更加贴切一些。
partition就是把一个区间中的元素按照某个条件分成两类。
classForwardIterator,classPredicate>
ForwardIteratorpartition(ForwardIteratorfirst,
ForwardIteratorlast,Predicatepred)
ForwardIteratorstable_partition(ForwardIteratorfirst,ForwardIteratorlast,
Predicatepred);
看看应用吧:
班上10个学生,计算所有没有及格(低于60分)的学生。
你只需要按照下面格式替换1.4中的程序:
studentexam("
pass"
60);
stable_partition(vect.begin(),vect.end(),bind2nd(less<
(),exam));
其输出结果为: