list::sort源码分析

STL的算法中，提供了sort()算法，算法接收两个RandomAccessIterator。所有关系型容器底层使用红黑树的，有自动排序功能。序列容器中的stack,queue使用priority-queue。而优先队列使用堆实现，它们都有特定的出入口，不允许排序。剩下的vector,list,deque中，list无法使用，因为list的迭代器属于BidirectionIterators。list是双向链表。

List的sort()排序代码很短，但是不太好懂，这里从<STL源码剖析>摘录，下划线部分被删掉，方便阅读。书上说这是快速排序，但是怎么看都是归并......

 

template<class T,class Alloc>

void list<T,Alloc>::sort(){

//以下判断，如果是空链，或者只有一个元素，不进行操作

if(node->next==node||link_type(node->next)->next==node)

return;

list<T,Alloc> carry;

list<T,Alloc> counter[64];

int fill=0;

while(!empty()){

carry.splice(carry.begin(),*this,begin());

int i=0;

while(i<fill&&!counter[i].empty()){

counter[i].merge(carry);

carry.swap(counter[i++]);

}

carry.swap(counter[i);

if(i==fill) ++fill;

  }

for(int i=0=1;i<fill;++i)

counter[i].merge(counter[i-1]);

swap(counter[fill-1]);

} 

 

首先这里使用到两个list的函数。

 

void splice(iterator position,list &,iterator i)

函数将i所指的元素结合于position所指的位置之前。

 

template<class T,class Alloc>

void list<T,Alloc>::merge(list<T,Alloc>&x )

函数将x合并到*this身上，两个lists的内容都必须先经过递增排序。

参数list的内容会清空，合并过程有排序！！！

下面看一下整个代码的具体实现。

代码开头先进行了一下校验。

然后声明了两个变量，carry和counter[64]都是拿来作为中间变量进行中转的。

counter[0]存放2^1次方个元素

counter[1]存放2^2次方个元素

依次类推

怎样存放呢，原则是当第i个counter[i]中存放的内容个数等于2^(i+1)时，就把counter[i]里的内容转移到counter[i+1]

假设我们有个list:7,9,8,6,11。

第一轮：

开始时：

carry:NULL

fill:0

counter[0]:NULL

counter[1]:NULL

1.carry.splice取出第一个元素

carry=7

2.现在i==fill跳过while循环

3.carry.swap之后，carry和counter[0]交换

carry:NULL

counter[0]:7

counter[1]:NULL

4.现在执行if(i==fill) ++fill;

fill=1;

结束时：

carry:NULL

fill:1

counter[0]:7

counter[1]:NULL

第二轮：

1.carry.splice取出第二个元素

carry=9

2.现在i<fill且counter[0]非空，执行while循序内部内容

couter[i].merge[carry]

carry:NULL

counter[0]:7,9

counter[1]:NULL

注意这里是的放置已经经过了排序，在merge里实现

carry.swap[counter[i++]

carry:7,9

counter[0]:NULL

counter[1]:NULL

3.i=1,fill=1退出while循环

4.carry.swap之后，carry和counter[1]交换

carry:NULL

counter[0]:NULL

counter[1]:7,9

5.现在执行if(i==fill) ++fill;

fill=2;

结束时：

carry:NULL

fill:2

counter[0]:NULL

counter[1]:7,9

 

这样就把两个元素归并到了counter[1]中，下面不再繁琐的分析

取出第三个数字8，放到counter[0]中,现在counter[0],counter[1]中的数字个数都小于规定数字：

counter[0]:8

counter[1]:7,9

取出第四个数字6，放到counter[1]中，这是counter[0]中个数定为2，需要转移到counter[1]中：

counter[0]:NULL

counter[1]:6,7,8,9

这时候counter[1]的个数等于4了，需要把所有的数字转移到counter[2]中

counter[0]:NULL

counter[1]:NULL

counter[2]:6,7,8,9

然后取出11放到counter[0]中，链表所有元素取完了。结束while循环。

把所有结果归并。

 

这里fill其实表示了一个2^(i+1)次方的判定!!

 

整个过程总结如下：

将前两个元素归并，再将后两个元素归并，归并这两个小子序列成为4个元素的有序子序列；重复这一过程，得到8个元素的有序子序列，16个的，32个的。。。，直到全部处理完。主要调用了swap和merge函数，而这些又依赖于内部实现的transfer函数(其时间代价为O(1))。该mergesort算法时间代价亦为n*lg(n)，计算起来比较复杂。list_sort中预留了 64个temp_list，所以最多可以处理2^64-1个元素的序列，这应该足够了。