C++11标准模板(STL)- 算法(std::merge)
创始人
2024-03-02 03:07:33
0
定义于头文件 

算法库提供大量用途的函数(例如查找、排序、计数、操作),它们在元素范围上操作。注意范围定义为 [first, last) ,其中 last 指代要查询或修改的最后元素的后一个元素。

归并两个已排序的范围

std::merge
template< class InputIt1, class InputIt2, class OutputIt >

OutputIt merge( InputIt1 first1, InputIt1 last1,
                InputIt2 first2, InputIt2 last2,

                OutputIt d_first );
(1)(C++20 前)
template< class InputIt1, class InputIt2, class OutputIt >

constexpr OutputIt merge( InputIt1 first1, InputIt1 last1,
                          InputIt2 first2, InputIt2 last2,

                          OutputIt d_first );
(C++20 起)
template< class ExecutionPolicy, class ForwardIt1, class ForwardIt2, class ForwardIt3 >

ForwardIt3 merge( ExecutionPolicy&& policy,
                  ForwardIt1 first1, ForwardIt1 last1,
                  ForwardIt2 first2, ForwardIt2 last2,

                  ForwardIt3 d_first );
(2)(C++17 起)
template< class InputIt1, class InputIt2, class OutputIt, class Compare>

OutputIt merge( InputIt1 first1, InputIt1 last1,
                InputIt2 first2, InputIt2 last2,

                OutputIt d_first, Compare comp );
(3)(C++20 前)
template< class InputIt1, class InputIt2, class OutputIt, class Compare>

constexpr OutputIt merge( InputIt1 first1, InputIt1 last1,
                          InputIt2 first2, InputIt2 last2,

                          OutputIt d_first, Compare comp );
(C++20 起)
template< class ExecutionPolicy, class ForwardIt1, class ForwardIt2, class ForwardIt3, class Compare>

ForwardIt3 merge( ExecutionPolicy&& policy,
                  ForwardIt1 first1, ForwardIt1 last1,
                  ForwardIt2 first2, ForwardIt2 last2,

                  ForwardIt3 d_first, Compare comp );
(4)(C++17 起)

归并二个已排序范围 [first1, last1)[first2, last2) 到始于 d_first 的一个已排序范围中。

1) 用 operator< 比较元素。

3) 用给定的二元比较函数 comp 比较元素。

2,4) 同 (1,3) ,但按照 policy 执行。这些重载仅若 std::is_execution_policy_v> 为 true 才参与重载决议。

对于元范围中的等价元素,来自第一范围的元素(保持其原顺序)先于来自第二范围的元素(保持其原顺序)。

若目标范围与输入范围之一重叠,则行为未定义(输入范围可相互重叠)。

参数

first1, last1-要归并的元素的第一范围
first2, last2-要归并到元素的第二范围
d_first-目标范围的起始
policy-所用的执行策略。细节见执行策略。
comp-比较函数对象(即满足比较 (Compare) 概念的对象),若第一参数小于(即序于)第二参数则返回 ​true 。

比较函数的签名应等价于如下:

 bool cmp(const Type1 &a, const Type2 &b);

虽然签名不必有 const & ,函数也不能修改传递给它的对象,而且必须接受(可为 const 的)类型 Type1Type2 的值,无关乎值类别(从而不允许 Type1 & ,亦不允许 Type1 ,除非 Type1 的移动等价于复制 (C++11 起))。
类型 Type1 与 Type2 必须使得 InputIt1 与 InputIt2 类型的对象在解引用后能隐式转换到 Type1 与 Type2 两者。 ​

类型要求
- InputIt1, InputIt2 必须满足遗留输入迭代器 (LegacyInputIterator) 的要求。
- ForwardIt1, ForwardIt2, ForwardIt3 必须满足遗留向前迭代器 (LegacyForwardIterator) 的要求。
- OutputIt 必须满足遗留输出迭代器 (LegacyOutputIterator) 的要求。

返回值

指向最后复制元素后一元素的迭代器。

复杂度

1,3) 至多 std::distance(first1, last1) + std::distance(first2, last2) - 1 次比较。

2,4) O(std::distance(first1, last1) + std::distance(first2, last2)) 。

异常

拥有名为 ExecutionPolicy 的模板形参的重载按下列方式报告错误:

  • 若作为算法一部分调用的函数的执行抛出异常,且 ExecutionPolicy 为标准策略之一,则调用 std::terminate 。对于任何其他 ExecutionPolicy ,行为是实现定义的。
  • 若算法无法分配内存,则抛出 std::bad_alloc 。

注意

此算法进行类似 std::set_union 所做的任务。都消耗二个已排序输入范围,并产生拥有来自两个输入的元素的输出。此二算法的区别在于处理来自二个输入的比较等价(见可小于比较 (LessThanComparable) 上的注意)的值。若任何等价的值在第一范围出现 n 次,在第二范围出现 m 次,则 std::merge 会输出所有 n+m 次出现,而 std::set_union 将只输出 std::max(n, m) 次。故 std::merge 准确输出 std::distance(first1, last1) + std::distance(first2, last2) 个值,而 std::set_union 可能产生得更少。

可能的实现

版本一

template
OutputIt merge(InputIt1 first1, InputIt1 last1,InputIt2 first2, InputIt2 last2,OutputIt d_first)
{for (; first1 != last1; ++d_first) {if (first2 == last2) {return std::copy(first1, last1, d_first);}if (*first2 < *first1) {*d_first = *first2;++first2;} else {*d_first = *first1;++first1;}}return std::copy(first2, last2, d_first);
}

 版本二

template
OutputIt merge(InputIt1 first1, InputIt1 last1,InputIt2 first2, InputIt2 last2,OutputIt d_first, Compare comp)
{for (; first1 != last1; ++d_first) {if (first2 == last2) {return std::copy(first1, last1, d_first);}if (comp(*first2, *first1)) {*d_first = *first2;++first2;} else {*d_first = *first1;++first1;}}return std::copy(first2, last2, d_first);
}

调用示例

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include using namespace std;struct Cell
{int x;int y;Cell &operator +=(const Cell &cell){x += cell.x;y += cell.y;return *this;}bool operator <(const Cell &cell) const{if (x == cell.x){return y < cell.y;}else{return x < cell.x;}}
};std::ostream &operator<<(std::ostream &os, const Cell &cell)
{os << "{" << cell.x << "," << cell.y << "}";return os;
}int main()
{srand((unsigned)time(NULL));;std::cout.setf(std::ios_base::boolalpha);auto func1 = [](){int n = std::rand() % 10 + 100;Cell cell{n, n};return cell;};vector cells1(5);std::generate(cells1.begin(), cells1.end(), func1);std::stable_sort(cells1.begin(), cells1.end());std::cout << "cells 1 :     ";std::copy(cells1.begin(), cells1.end(), std::ostream_iterator(std::cout, " "));std::cout << std::endl;vector cells2(5);std::generate(cells2.begin(), cells2.end(), func1);std::stable_sort(cells2.begin(), cells2.end());std::cout << "cells 2 :     ";std::copy(cells2.begin(), cells2.end(), std::ostream_iterator(std::cout, " "));std::cout << std::endl;vector cells3(cells1.size() + cells2.size());std::merge(cells1.begin(), cells1.end(), cells2.begin(), cells2.end(), cells3.begin());std::cout << "cells 3 :     ";std::copy(cells3.begin(), cells3.end(), std::ostream_iterator(std::cout, " "));std::cout << std::endl;std::cout << std::endl;auto is_sortf = [](const Cell & a, const Cell & b){if (a.x == b.x){return a.y > b.y;}return a.x > b.x;};vector cells4(5);std::generate(cells4.begin(), cells4.end(), func1);std::stable_sort(cells4.begin(), cells4.end(), is_sortf);std::cout << "cells 4 :     ";std::copy(cells4.begin(), cells4.end(), std::ostream_iterator(std::cout, " "));std::cout << std::endl;vector cells5(5);std::generate(cells5.begin(), cells5.end(), func1);std::stable_sort(cells5.begin(), cells5.end(), is_sortf);std::cout << "cells 5 :     ";std::copy(cells5.begin(), cells5.end(), std::ostream_iterator(std::cout, " "));std::cout << std::endl;vector cells6;std::merge(cells4.begin(), cells4.end(), cells5.begin(), cells5.end(), std::back_inserter(cells6), is_sortf);std::cout << "cells 6 :     ";std::copy(cells6.begin(), cells6.end(), std::ostream_iterator(std::cout, " "));std::cout << std::endl;std::cout << std::endl;return 0;
}

输出

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