lower_bound

• 二分查找的一種版本，試圖在已經(jīng)排序的區(qū)間內(nèi)查找元素value，如果區(qū)間內(nèi)存在和value數(shù)值相等的元素，便返回一個迭代器，指向其中的第一個元素。
• 如果沒有數(shù)值相等的元素，會返回假設(shè)這個元素存在的前提下應(yīng)該出現(xiàn)的位置，也就是返回一個指向第一個不小于value的元素的迭代器
• 如果查詢的數(shù)值value大于區(qū)間內(nèi)任何一個元素則返回last
• 綜上所述：lower_bound返回的是不破壞排序狀態(tài)的前提下，可插入value的第一個位置

• 版本一使用operator<
• 版本二使用仿函數(shù) comp(*j,value)為true

template <class ForwardIterator,class T> ForwardIterator lower_bound(ForwardIterator first,ForwardIterator last,const T& value){ForwardIterator it;typename std::iterator_traits<ForwardIterator>::difference_type count,step;count = std::distance(first,last);while (count > 0){it = first;step = count / 2;std::advance(it,step);if(*it < value){first = ++it;count = count - step+1;} else{count = step;}}return first; } // lower_bound/upper_bound example #include <iostream> // std::cout #include <algorithm> // std::lower_bound, std::upper_bound, std::sort #include <vector> // std::vectorint main () {int myints[] = {10,20,30,30,20,10,10,20};std::vector<int> v(myints,myints+8); // 10 20 30 30 20 10 10 20std::sort (v.begin(), v.end()); // 10 10 10 20 20 20 30 30std::vector<int>::iterator low,up;low=std::lower_bound (v.begin(), v.end(), 20); // ^up= std::upper_bound (v.begin(), v.end(), 20); // ^std::cout << "lower_bound at position " << (low- v.begin()) << '\n';std::cout << "upper_bound at position " << (up - v.begin()) << '\n';return 0; }

upper_bound

• 不破壞插入順序的情況下返回可以插入的最后一個合適的位置
• 即如果元素存在，返回的迭代器指向的是value的下一個數(shù)值，而不是指向value本身，類似于last

template <class ForwardIterator,class T> ForwardIterator upper_bound(ForwardIterator first,ForwardIterator last,const T& value){ForwardIterator it;typename std::iterator_traits<ForwardIterator>::difference_type count,step;count = std::distance(first,last);while (count > 0){it = first;step = count / 2;std::advance(it,step);if(!(*it < value)){first = ++it;count = count - step+1;} else{count = step;}}return first; }

binary_search

• 二分查找
• 利用lower_bound 如果value存在返回其應(yīng)該出現(xiàn)的位置 ，對指定位置的迭代器進(jìn)行解引用和value比較，確定元素是否存在

template <class ForwardIterator,class T> ForwardIterator binary_search(ForwardIterator first,ForwardIterator last,const T& value){first = std::lower_bound(first,last,value);return (first!=last && !(*first > value)); } // binary_search example #include <iostream> // std::cout #include <algorithm> // std::binary_search, std::sort #include <vector> // std::vectorbool myfunction (int i,int j) { return (i<j); }int main () {int myints[] = {1,2,3,4,5,4,3,2,1};std::vector<int> v(myints,myints+9); // 1 2 3 4 5 4 3 2 1// using default comparison:std::sort (v.begin(), v.end());std::cout << "looking for a 3... ";if (std::binary_search (v.begin(), v.end(), 3))std::cout << "found!\n"; else std::cout << "not found.\n";// using myfunction as comp:std::sort (v.begin(), v.end(), myfunction);std::cout << "looking for a 6... ";if (std::binary_search (v.begin(), v.end(), 6, myfunction))std::cout << "found!\n"; else std::cout << "not found.\n";return 0; }

next_permutation 和 prev_permutation

• 函數(shù)會取得first，last區(qū)間范圍內(nèi)所標(biāo)示的序列的下一個組合，則返回true，否則false?

random_shuffle

• 隨機(jī)重排，N!可能性 N = last - first
• 均勻分布 每種序列被選中的可能性均為1/N!
• 版本一使用 內(nèi)部隨機(jī)數(shù)
• 版本二使用 使用隨機(jī)數(shù)仿函數(shù)，需要仿函數(shù)傳遞的方式是引用傳遞，因為這個考慮到隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器擁有局部狀態(tài)，每次調(diào)用都會被改變，從而保障數(shù)據(jù)的隨機(jī)性

template <class RandomAccessIterator, class RandomNumberGenerator>void random_shuffle (RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last,RandomNumberGenerator& gen) {iterator_traits<RandomAccessIterator>::difference_type i, n;n = (last-first);for (i=n-1; i>0; --i) {swap (first[i],first[gen(i+1)]);} } // random_shuffle example #include <iostream> // std::cout #include <algorithm> // std::random_shuffle #include <vector> // std::vector #include <ctime> // std::time #include <cstdlib> // std::rand, std::srand// random generator function: int myrandom (int i) { return std::rand()%i;}int main () {std::srand ( unsigned ( std::time(0) ) );std::vector<int> myvector;// set some values:for (int i=1; i<10; ++i) myvector.push_back(i); // 1 2 3 4 5 6 7 8 9// using built-in random generator:std::random_shuffle ( myvector.begin(), myvector.end() );// using myrandom:std::random_shuffle ( myvector.begin(), myvector.end(), myrandom);// print out content:std::cout << "myvector contains:";for (std::vector<int>::iterator it=myvector.begin(); it!=myvector.end(); ++it)std::cout << ' ' << *it;std::cout << '\n';return 0; }

partial_sort /?partial_sort_copy

• 函數(shù)接受一個middle迭代器，位于起始first和終止last迭代器內(nèi)部，但是只對first到middle區(qū)間內(nèi)的元素進(jìn)行從小到大的排序，middle到last區(qū)間內(nèi)的元素亂序
• 這個函數(shù)的含義是 保證middle到first內(nèi)的元素是按照從小到大排序的，但是middle到last是相較于middle之前的元素要大，但是沒人有何特定的順序
• 第一版本使用 less-than操作符
• 第二版本使用 仿函數(shù)comp，算法內(nèi)部采用heap sort來完成任務(wù) ，max_heap大根堆，將每一個元素和最大的數(shù)值進(jìn)行比較，也就是第一個元素。

// partial_sort example #include <iostream> // std::cout #include <algorithm> // std::partial_sort #include <vector> // std::vectorbool myfunction (int i,int j) { return (i<j); }int main () {int myints[] = {9,8,7,6,5,4,3,2,1};std::vector<int> myvector (myints, myints+9);// using default comparison (operator <):std::partial_sort (myvector.begin(), myvector.begin()+5, myvector.end());// using function as compstd::partial_sort (myvector.begin(), myvector.begin()+5, myvector.end(),myfunction);// print out content:std::cout << "myvector contains:";for (std::vector<int>::iterator it=myvector.begin(); it!=myvector.end(); ++it)std::cout << ' ' << *it;std::cout << '\n';return 0; }

sort? 排序

• ?RandomAccessIterators(隨機(jī)迭代器)，將區(qū)間內(nèi)的元素按照從小到大進(jìn)行排序
• 第二版本：仿函數(shù)作為排序的準(zhǔn)則
• STL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫內(nèi)部使用紅黑樹，已經(jīng)經(jīng)過了排序，不需要sort
• 序列式容器：stack queue? priority_queue元素按照特定的方式進(jìn)行出入，不允許排序
• vector 和 deque 迭代器屬于RandomAccessIterators 可以使用迭代器 sort
• list的迭代器的類型是Bidirectioinallterators 不適用，使用數(shù)據(jù)成員自帶的sort排序算法
• slist的迭代器的類型是ForwardIterators 不適用，使用數(shù)據(jù)成員自帶的sort排序算法
• 數(shù)據(jù)量很大 使用快速排序，一旦數(shù)據(jù)量少于某個閾值就改用 插入排序，避免快速排序帶來的額外負(fù)載；如果遞歸層次過深，就改用 堆排序

插入排序

快速排序

?equal_range

• 使用lower_bound和upper_bound兩個函數(shù)返回的迭代器組成pair元祖的形式，first指向等于元素的區(qū)間起始點，second指向等于元素的下一個位置處
• 如果不存在，那么first和second都指向的同一個位置

template <class ForwardIterator, class T>pair<ForwardIterator,ForwardIterator>equal_range (ForwardIterator first, ForwardIterator last, const T& val) {ForwardIterator it = std::lower_bound (first,last,val);return std::make_pair ( it, std::upper_bound(it,last,val) ); } // equal_range example // equal_range example #include <iostream> // std::cout #include <algorithm> // std::equal_range, std::sort #include <vector> // std::vectorbool mygreater (int i,int j) { return (i>j); }int main () {int myints[] = {10,20,30,30,20,10,10,20};std::vector<int> v(myints,myints+8); // 10 20 30 30 20 10 10 20std::pair<std::vector<int>::iterator,std::vector<int>::iterator> bounds;// using default comparison:std::sort (v.begin(), v.end()); // 10 10 10 20 20 20 30 30bounds=std::equal_range (v.begin(), v.end(), 20); // ^ ^// using "mygreater" as comp:std::sort (v.begin(), v.end(), mygreater); // 30 30 20 20 20 10 10 10bounds=std::equal_range (v.begin(), v.end(), 20, mygreater); // ^ ^std::cout << "bounds at positions " << (bounds.first - v.begin());std::cout << " and " << (bounds.second - v.begin()) << '\n';return 0; }

inplace_merge （應(yīng)用于有序區(qū)間）

• ?將兩個排好順序的子序列 合并形成一個單調(diào)遞增的序列
• 穩(wěn)定排序
• 如果使用額外的內(nèi)存空間速度會很快，沒有多余的內(nèi)存空間也是可以進(jìn)行元素的合并的

// inplace_merge example #include <iostream> // std::cout #include <algorithm> // std::inplace_merge, std::sort, std::copy #include <vector> // std::vectorint main () {int first[] = {5,10,15,20,25};int second[] = {50,40,30,20,10};std::vector<int> v(10);std::vector<int>::iterator it;std::sort (first,first+5);std::sort (second,second+5);it=std::copy (first, first+5, v.begin());std::copy (second,second+5,it);std::inplace_merge (v.begin(),v.begin()+5,v.end());std::cout << "The resulting vector contains:";for (it=v.begin(); it!=v.end(); ++it)std::cout << ' ' << *it;std::cout << '\n';return 0; }

nth_element

• 算法會重新排列[first ，last)區(qū)間?,使得迭代器nth指向的元素于經(jīng)過排序之后同一位置的元素數(shù)值相等，這個其實就是快速排序的思路一樣，確定一個元素的位置，他的左邊都是比他小的元素，他的右邊都是比他大的元素

• nth_element 比 partial_sort保證的更少，不保證左邊和右邊序列有序
• 只支持隨機(jī)訪問迭代器

merge sort

• 合并排序
• 分而治之?
• 需要額外內(nèi)存

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的STL源码剖析 lower_bound | upper_bound | binary_search的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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