一、sort
算法原理
std::sort
是 C++ 标准库中提供的排序算法,它使用的是一种经典的排序算法——快速排序(Quicksort)或者是其变种。
快速排序是一种基于比较的排序算法,通过不断地选择一个基准值(pivot),将待排序序列分割为两个子序列,其中一个子序列的所有元素小于等于基准值,另一个子序列的所有元素大于基准值。然后递归地对两个子序列进行排序,最终得到有序序列。
std::sort
在实现快速排序时,通常会结合其他优化技巧,如插入排序或堆排序,以提高算法的性能和效率。
快速排序的基本步骤:
- 选择一个基准值(pivot)。可以选择序列的第一个元素、最后一个元素、中间元素或者随机选择一个元素作为基准值。
- 将序列分割为两个子序列,使得一个子序列的所有元素小于等于基准值,另一个子序列的所有元素大于基准值。
- 递归地对两个子序列进行排序,即对小于等于基准值的子序列和大于基准值的子序列进行排序。
- 合并两个排序好的子序列,得到最终的有序序列。
快速排序是一种原地排序算法,它的平均时间复杂度为 O(nlogn)
,其中 n 是待排序序列的大小。在最坏情况下,快速排序的时间复杂度为 O(n^2)
,但通过合理选择基准值可以减少最坏情况的发生概率。
std::sort
的实现会考虑到不同情况下的性能和效率,并且在不同的编译器和库实现中可能有所不同。它通常会根据序列的大小、数据类型以及其他因素来选择合适的排序算法,以获得更好的性能。对于小型序列,std::sort
可能会使用插入排序或者其他简单的排序算法,而对于大型序列,它通常会采用快速排序或者其变种。此外,std::sort
还可以接受自定义的比较函数或谓词,以满足不同的排序需求。
二、sort
算法使用
功能: 对容器内元素进行排列(默认升序排列)
-
sort()
属于质变算法
函数原型: | sort(iterator beg, iterator end, pred) | 解释 |
---|---|---|
参数1 | iterator beg | 开始迭代器 |
参数2 | iterator end | 结束迭代器 |
参数3 | pred | 谓词 |
详细信息:
当调用 std::sort
进行排序时,它采用的是一种分治策略的快速排序算法,这意味着它将待排序的元素分割成较小的子集,然后对这些子集进行排序并逐步合并,最终得到完全排序的结果。
-
排序范围:
std::sort
排序的是一个范围,由两个迭代器first
和last
指定,表示排序的起始位置和结束位置。排序将应用于[first, last)
区间内的元素。 -
排序准则: 默认情况下,
std::sort
使用<
运算符进行比较来确定元素的顺序。如果要按照其他准则进行排序,可以提供自定义的比较函数或函数对象作为可选的第三个参数。这个比较函数或函数对象应接受两个参数,并返回一个布尔值,指示第一个参数是否在排序中应排在第二个参数之前。 -
时间复杂度:
std::sort
使用快速排序算法,其平均时间复杂度为O(n log n)
,其中 n 是要排序的元素的数量。在最坏情况下,快速排序的时间复杂度为O(n^2)
,但这种情况很少发生。 -
容器要求:
std::sort
可以用于标准容器(如std::vector
、std::deque
、std::list
等)以及普通的数组。排序会就地进行,即直接修改容器中的元素顺序,而不会创建新的容器。 -
可自定义类型:
std::sort
不仅可以对基本类型(如整数、浮点数)进行排序,还可以对自定义类型进行排序,只要自定义类型支持比较操作符<
或提供自定义的比较函数。 -
迭代器失效:
std::sort
不会使迭代器失效,这意味着在排序后仍然可以使用原始容器的迭代器。 -
稳定性:
std::sort
不保证排序的稳定性,即相等元素的顺序可能在排序后发生改变。如果需要保持相等元素的顺序不变,可以使用std::stable_sort
算法。
示例1: 默认情况下为升序排列
#include <iostream>
#include <algorithm> //必须包含该头文件
#include <vector>
using namespace std;
//函数对象(仿函数)
class print
{
public:
void operator()(int value)
{
cout << value << " ";
}
};
void test01()
{
vector<int> vec = {6, 9, 3, 4, 2, 7, 1, 5, 8};
//排序前
cout << "排序前:";
for_each(vec.begin(), vec.end(), print());
cout << endl;
//排序后-升序
cout << "排序后:";
sort(vec.begin(), vec.end()); //默认升序
for_each(vec.begin(), vec.end(), print());
cout << endl;
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
//result
排序前:6 9 3 4 2 7 1 5 8
排序后:1 2 3 4 5 6 7 8 9
示例2: 使用谓词std::greater<>
-
greater<>
是一个模板类,它是一个二元谓词(binary predicate),用于比较两个值的大小关系。
#include <iostream>
#include <algorithm> //必须包含该头文件
#include <vector>
using namespace std;
//函数对象(仿函数)
class print
{
public:
void operator()(int value)
{
cout << value << " ";
}
};
void test01()
{
vector<int> vec = {6, 9, 3, 4, 2, 7, 1, 5, 8};
//排序前
cout << "排序前:";
for_each(vec.begin(), vec.end(), print());
cout << endl;
//排序后-降序-添加谓词greater
cout << "排序后:";
sort(vec.begin(), vec.end(), greater<int>());
for_each(vec.begin(), vec.end(), print());
cout << endl;
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
//result
排序前:6 9 3 4 2 7 1 5 8
排序后:9 8 7 6 5 4 3 2 1
示例3: 自定义类型排序
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;
class goods
{
public:
goods(string name, int price)
{
m_name = name;
m_price = price;
}
public:
string m_name;
int m_price;
};
// 自定义排序-根据商品价格升序
struct arrange
{
bool operator()(const goods& value1, const goods& value2)
{
return value1.m_price < value2.m_price;
}
};
class print
{
public:
void operator()(const goods& value)
{
cout << "名称:" << value.m_name << "\t价格:" << value.m_price << endl;
}
};
void test01()
{
goods goods1("可乐", 3);
goods goods2("红牛", 5);
goods goods3("脉动", 4);
goods goods4("外星人", 6);
goods goods5("雪碧", 3);
goods goods6("哇哈哈", 2);
vector<goods> vec;
vec.push_back(goods1);
vec.push_back(goods2);
vec.push_back(goods3);
vec.push_back(goods4);
vec.push_back(goods5);
vec.push_back(goods6);
// 排序前
cout << "排序前:" << endl;
for_each(vec.begin(), vec.end(), print());
cout << endl;
// 排序后-升序-添加谓词arrange
cout << "排序后:" << endl;
sort(vec.begin(), vec.end(), arrange());
for_each(vec.begin(), vec.end(), print());
cout << endl;
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
//result
排序前:
名称:可乐 价格:3
名称:红牛 价格:5
名称:脉动 价格:4
名称:外星人 价格:6
名称:雪碧 价格:3
名称:哇哈哈 价格:2
排序后:
名称:哇哈哈 价格:2
名称:可乐 价格:3
名称:雪碧 价格:3
名称:脉动 价格:4
名称:红牛 价格:5
名称:外星人 价格:6
总结:std::sort
是一个高效、通用且灵活的排序算法。它在大多数情况下都能提供良好的性能,并且可以应用于不同类型的容器和自定义类型。然而,对于一些特殊需求,例如需要稳定排序或对大型容器进行排序,可能需要选择其他排序算法或使用自定义的排序实现。文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-699101.html
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