Effective STL 学习笔记 31：排序算法
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Table of Contents
1 partial_sort
partial sort 可以进行部分排序，例如，仅 按顺序排出 某个容器中的前 20 名：
bool qualityCompare(const Widget& lhs, const Widget& rhs); partial_sort(widgets.begin(), widgets.begin()+20, widgets.end(), qualityCompare);
2 nth_element
与 partial_sort 类似， nth_element 也用于部分排序，但它只保证指定的排名前 N 个元素会存放到容器的前N，但这前 N 个元素之间的顺序不一定。更重要的是，它可以保证，如果我们对容器进行完全排序，排在 N 位置的那个元素一定和 nth_element 排序后
N 位置的元素相同（等值）：
nth_element(widgets.begin(),
widgets.begin()+20,
widgets.end(),
qualityCompare);
此外， nth_element 可以方便地计算出指定容器中指定排名的元素：
vector<Widget>::size_type goalOffset = 0.21 * widgets.size();
nth_element(begin, begin+goalOffset, end, qualityCompare);
3 stability
对于任意的等价对象 A 与 B ，如果 A 在容器中的位置比 B 靠前，且排序后 A 的位置仍然在 B 之前，则称该排序算法为稳定的 (stable) 。 partial_sort 和
nth_element 都不是稳定的，但算法 stable_sort 可以保证这一点。
4 partition
partition 可以将对 Sequence Container 进行排序，排序完成后返回的迭代器指向满足条件的最后一个元素：
bool HasAcceptableQuality(const Widget& w); vector<Widget>::iterator goodEnd =
partition(widgets.begin(),
widgets.end(),
HasAcceptableQuality);
当上述表达式完成之后，返回的 goodEnd 指向了满足 HasAcceptableQuality 的最后一个元素，算法不保证 goodEnd 之前的元素顺序，但 stable_partition 可以保证 stability.
5 总结
- 需要对 vector, string, dequeu, array 进行完全排序 \(\rightarrow sort/stable\_sort\)
- 需要从 vector, string, dequeu, array 中获取排好序的前 N 个元素：\(\rightarrow partial\_sort\)
- 需要从 vector, string, dequeu, array 中获取无序的前 N 名或者指定的第 N 名： \(\rightarrow nth\_element\)
- 需要从顺序容器中获取符合某种条件的所有元素： \(\rightarrow partition/stable\_partition\)
- 需要对 List 进行排序，最好使用 List 本身的相关函数，或者将 List 转换成 vector 再使用 STL 算法。
上述各种算法的效率：
\(partition > stable\_partition > nth_element > partial\_sort > sort > stable\_sort\)
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <stdio.h>
#include <string>
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <iterator>
#include <stdlib.h>
#include <sys/time.h> using namespace std; #define N 1000000 typedef unsigned int uint32; static inline uint32 current_time_ms()
{
struct timeval tv;
return (gettimeofday(&tv, NULL) != -1) ? \
tv.tv_sec * 1000 + tv.tv_usec / 1000 : 0;
} #define show(s,e) copy(s, e, os); cout << endl ; #define nth(v, N) *(v.begin()+N-1) bool PartitionCond(int& i)
{
return i < 50;
} int main(int argc, char *argv[])
{
srand(time(NULL));
vector<int> v(N);
for (int i = 0; i < N; ++i)
{
v[i] = i;
} random_shuffle(v.begin(), v.end()); ostream_iterator<int> os(cout, " "); cout << "Original array = " << endl;
show(v.begin(),v.begin()+21); cout << "Partial_sort for 20 elements... " << endl; vector<int> v1(v);
uint32 ts = current_time_ms(); partial_sort(v1.begin(), v1.begin()+21, v1.end(), less<int>());
cout << "time = " << current_time_ms() - ts << endl; show(v1.begin(),v1.begin()+21); cout << "nth_element of the 20th elements... " << endl;
vector<int> v2(v);
ts = current_time_ms();
nth_element(v2.begin(), v2.begin()+20, v2.end(),less<int>());
cout << "time = " << current_time_ms() - ts << endl;
show(v2.begin(),v2.begin()+21); cout << "v1[19] = " << nth(v1, 21) << endl;
cout << "v2[19] = " << nth(v2, 21) << endl; vector<int>v5(v);
sort(v5.begin(), v5.end()); if (nth(v5, 21) == nth(v2, 21))
{
cout << "nth_element works! " << endl;
}
else
{
cout << "nth_element is not working correctly! " << endl;
} cout << "Testing partition... " << endl;
vector<int> v3(v);
ts = current_time_ms();
vector<int>::iterator i1 = partition(v3.begin(), v3.end(), PartitionCond);
cout << "Time cost = " << current_time_ms() - ts << endl;
show(v3.begin(), i1); cout << "Testing stable_partition... " << endl;
vector<int> v4(v);
ts = current_time_ms();
vector<int>::iterator i2 = stable_partition(v4.begin(), v4.end(), PartitionCond);
cout << "Time cost = " << current_time_ms() - ts << endl;
show(v4.begin(), i2); return 0;
}
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