C++中STL算法之排序算法——sort

1.排序算法介绍

STL提供的排序算法主要包含以下几个:

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，即保持想等元素间的相对次序
partial_sort()	对给定区间所有元素部分排序
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

• 所有的sort算法的参数都需要输入一个范围，[begin, end)
• 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,（partition 和stable_partition 除外）
• 可以传入自己的比较准则(op)，尤其是自己定义比较结构体的时候

1.1 对所有元素进行排序

经过优化的快速排序算法：
sort(begin,end)
sort(begin,end,op)

使用归并排序算法:
stable_sort(begin,end)
stable_sort(begin,end,op)

1）不带op参数的版本使用<("小于"运算符)对区间[begin,end)内的所有元素排序
2）带op参数的版本使用op(elem1,elem2)为准则对区间[begin,end)内的所有元素进行排序
3）sort和stable_sort()的区别的是，后者保持想等元素原来的相对次序
4）不能对list调用这些算法，因为list不支持随机存取迭代器

1.2 局部排序

使用堆排序算法:(局部排序)
partial_sort(begin,sortEnd,end)
partial_sort(begin,sortEnd,end,op)

1）不带op参数的版本使用<("小于"运算符)对区间[begin,end)内的元素排序,使得区间[begin,sortEnd)内的元素有序
2）带op参数的版本使用op(elem1,elem2)为准则对区间[begin,end)内的所有元素进行排序，
3）使得区间[begin,sortEnd)内的元素有序

根据第n个位置排序(快速排序算法):
nth_element(beg,nth,end)
nth_element(beg,nth,end,op)

1)对区间[beg,end)内的元素排序,使所有在位置n之前的元素都小于等于它，所有位置在n之后的元素都大于等于它，从而得到两个分割开的子序列，但子序列不一定有序。(和一趟快速排序一样)
2)不带op参数的使用<运算符作为排序准则
3)带op参数的使用op(elem1,elem2)作为排序准则
4)可以找到找出给定区间的第n个位置对应的元素

1.3 自带的一些比较准则

提供了一些比较函数，但是私认为自己写比较方便:

名称	功能描述
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

默认使用的是less，但是需要注意，这些函数并不是都适用与你的sort算法，且不能直接写入比较函数的名字，而是要写重载的()函数，比如:

less()
greater()

2.排序算法的常见用法

Sort函数使用模板:
头文件是#include
Sort(start,end,排序方法)

2.1 标准元素的排序

#include
#include
#include

using namespace std;

int cmp1(int a, int b) {
	return a > b;
}
void showarr(int* a,int len) {
	for (int i = 0; i < len; i++) cout << a[i] << " ";
	cout << endl;
}
int main()
{
	int a[10] = { 9,6,3,8,5,2,7,4,1,0 };
	cout << "排序前:"; showarr(a,10);

	sort(a, a + 10);//默认升序排列
	cout << "默认升序后:"; showarr(a,10);
	
	sort(a, a + 10, cmp1);
	//sort(a, a + 10, greater());也是可以的
	cout << "降序后:"; showarr(a,10);
	
	system("pause");
	return 0;
}

2.2 自定义的元素排序

2.2.1 写比较函数

#include
#include
#include
#include

using namespace std;
//学生结构体
struct student {
	string name;
	int age;
};
//自定义排序规则，名字优先，年龄次之
int cmp(student s1, student s2) {
	return s1.name < s2.name || (s1.name == s2.name && s1.age < s2.age);
}
int main()
{
	student s[4];
	s[0].name = "mike"; s[0].age = 11;
	s[1].name = "mike"; s[1].age = 21;
	s[2].name = "jack"; s[2].age = 11;
	s[3].name = "jack"; s[3].age = 40;

	sort(s, s + 4, cmp);
	cout << "名字 年龄\n";
	for (int i = 0; i < 4; i++) {
		cout << s[i].name << " " << s[i].age << " " << endl;;
	}

	system("pause");
	return 0;
}

2.2.2 编写运算符重载函数

<返回类型说明符> operator <运算符符号>(<参数表>)
{
     <函数体>
}

#include
#include
#include
#include

using namespace std;
//学生结构体
struct student {
	string name;
	int age;
	bool operator < (student s2) const {
		return this->name < s2.name || (this->name == s2.name && this->age < s2.age);
	}
};
int main()
{
	student s[4];
	s[0].name = "mike"; s[0].age = 11;
	s[1].name = "mike"; s[1].age = 21;
	s[2].name = "jack"; s[2].age = 11;
	s[3].name = "jack"; s[3].age = 40;

	sort(s, s + 4);
	cout << "名字 年龄\n";
	for (int i = 0; i < 4; i++) {
		cout << s[i].name << " " << s[i].age << " " << endl;;
	}

	system("pause");
	return 0;
}

2.2.3 自定义外部比较类或者结构体

#include
#include
#include
#include

using namespace std;
//学生结构体
struct student {
	string name;
	int age;
};
//比较结构体
struct Less {
	int operator ()(const student& s1,const student& s2){
		return s1.name < s2.name || (s1.name == s2.name && s1.age < s2.age);
	}
};
int main()
{
	student s[4];
	s[0].name = "mike"; s[0].age = 11;
	s[1].name = "mike"; s[1].age = 21;
	s[2].name = "jack"; s[2].age = 11;
	s[3].name = "jack"; s[3].age = 40;

	sort(s, s + 4,Less());
	cout << "名字 年龄\n";
	for (int i = 0; i < 4; i++) {
		cout << s[i].name << " " << s[i].age << " " << endl;;
	}

	system("pause");
	return 0;
}

注意!!!
比较准则的书写要保持严格弱序(strict weak ordering)的规则:
1.两个关键字不能同时“严格弱序”于对方;
2.如果a“严格弱序”于b，且b“严格弱序”于c，则a必须“严格弱序”于c;
3.如果存在两个关键字，任何一个都不“严格弱序”于另一个，则这两个关键字是相等的。

就好比:
“<” 和 “>” 是严格弱序的，但是换成 “<=” 和 “>=” 却不行。