std::ranges::inplace_merge

 

C++

编译器支持

自立实现与有宿主实现

语言

标准库

标准库标头

具名要求

功能特性测试宏(C++20)

语言支持库

概念库(C++20)

诊断库

内存管理库

元编程库(C++11)

通用工具库

容器库

迭代器库

范围库(C++20)

算法库

字符串库

文本处理库

数值库

日期和时间库

输入/输出库

文件系统库(C++17)

并发支持库(C++11)

执行控制库(C++26)

技术规范

符号索引

外部库

 

算法库

受约束算法及范围上的算法(C++20)
包含算法例如 ranges::copy, ranges::sort, ...
执行策略 (C++17)
is_execution_policy (C++17)   execution::seqexecution::parexecution::par_unseqexecution::unseq (C++17)    (C++17)(C++17)(C++20)	execution::sequenced_policyexecution::parallel_policyexecution::parallel_unsequenced_policyexecution::parallel_unsequenced (C++17)(C++17)(C++17)(C++20)
不修改序列的操作 批量操作 for_each for_each_n (C++17) 搜索操作 all_ofany_ofnone_of (C++11)                   (C++11)(C++11) countcount_if mismatch equal findfind_iffind_if_not (C++11) find_end find_first_of adjacent_find search search_n 修改序列的操作 复制操作 copycopy_if (C++11) copy_backward copy_n (C++11) move (C++11) move_backward (C++11) 交换操作 swap iter_swap swap_ranges 变换操作 replacereplace_if transform replace_copyreplace_copy_if 生成操作 fill fill_n generate generate_n 移除操作 removeremove_if unique remove_copyremove_copy_if unique_copy 顺序变更操作 reverse reverse_copy rotate rotate_copy random_shuffleshuffle (C++17 前)(C++11) shift_leftshift_right (C++20)(C++20) 采样操作 sample (C++17)	排序和相关操作 划分操作 partition partition_copy (C++11)   stable_partition is_partitioned (C++11) partition_point (C++11) 排序操作 sort stable_sort partial_sort partial_sort_copy is_sorted (C++11) is_sorted_until (C++11) nth_element 二分搜索操作（在已划分范围上） lower_bound upper_bound equal_range binary_search 集合操作（在有序范围上） includes set_union set_intersection set_difference set_symmetric_difference 归并操作（在有序范围上） merge inplace_merge 堆操作 push_heap pop_heap make_heap sort_heap is_heap (C++11) is_heap_until (C++11) 最小/最大操作 max min minmax (C++11) clamp (C++17) max_element min_element minmax_element (C++11) 字典序比较操作 lexicographical_compare lexicographical_compare_three_way (C++20) 排列操作 next_permutation prev_permutation is_permutation (C++11) C 库 qsort bsearch
数值运算
iota (C++11)                        inner_product adjacent_difference accumulate reduce (C++17) transform_reduce (C++17)	partial_sum inclusive_scan (C++17)   exclusive_scan (C++17) transform_inclusive_scan (C++17) transform_exclusive_scan (C++17)
在未初始化内存上的操作
uninitialized_copy uninitialized_move (C++17)    uninitialized_fill uninitialized_copy_n (C++11) uninitialized_move_n (C++17) uninitialized_fill_n	destroy (C++17) destroy_n (C++17) destroy_at (C++17) construct_at (C++20)      uninitialized_default_construct (C++17) uninitialized_value_construct (C++17) uninitialized_default_construct_n (C++17) uninitialized_value_construct_n (C++17)

 

受约束算法

本菜单中的所有名字均属于命名空间 std::ranges

不修改序列的操作

all_ofany_ofnone_of for_each for_each_n    countcount_if adjacent_find mismatch equal lexicographical_compare    containscontains_subrange (C++23)(C++23) findfind_iffind_if_not find_lastfind_last_iffind_last_if_not (C++23)(C++23)(C++23)   find_end find_first_of search search_n starts_with (C++23) ends_with (C++23)

修改序列的操作

copycopy_if copy_n copy_backward    move move_backward shift_leftshift_right (C++23)(C++23)   fill fill_n generate generate_n    transform swap_ranges    shuffle sample removeremove_if replacereplace_if reverse rotate remove_copyremove_copy_if    unique replace_copyreplace_copy_if reverse_copy rotate_copy unique_copy

划分操作

is_partitioned    partition_point    partition    partition_copy    stable_partition

排序操作

is_sorted is_sorted_until     sort stable_sort         partial_sort       nth_element partial_sort_copy

二分搜索操作（在有序范围上）

lower_bound         upper_bound         binary_search      equal_range

集合操作（在有序范围上）

merge inplace_merge       set_difference set_intersection    set_union          includes set_symmetric_difference

堆操作

is_heap is_heap_until       make_heap           sort_heap push_heap pop_heap

最小/最大操作

max max_element         min min_element         minmax minmax_element     clamp

排列操作

is_permutation      next_permutation    prev_permutation

折叠操作

fold_left (C++23) fold_left_first (C++23)   fold_right (C++23) fold_right_last (C++23)   fold_left_with_iter (C++23) fold_left_first_with_iter (C++23)

数值操作 iota (C++23)             随机数生成 generate_random (C++26)

未初始化存储上的操作

construct_at    destroy destroy_n destroy_at uninitialized_copy    uninitialized_move uninitialized_fill uninitialized_copy_n    uninitialized_move_n uninitialized_fill_n uninitialized_default_construct uninitialized_default_construct_n uninitialized_value_construct uninitialized_value_construct_n

返回类型

in_fun_result in_in_result in_found_result    in_out_result in_in_out_result    in_out_out_result    min_max_result out_value_result (C++23) in_value_result (C++23)

 

在标头 <algorithm> 定义
调用签名
template<std::bidirectional_iterator I, std::sentinel_for<I> S,           class Comp =ranges::less, class Proj =std::identity> requires std::sortable<I, Comp, Proj>     I inplace_merge( I first, I middle, S last,                      Comp comp ={}, Proj proj ={});	(1)	(C++20 起) (C++26 起为 constexpr)
template<ranges::bidirectional_range R, class Comp =ranges::less,           class Proj =std::identity> requires std::sortable<ranges::iterator_t<R>, Comp, Proj> ranges::borrowed_iterator_t<R>     inplace_merge( R&& r, ranges::iterator_t<R> middle,                    Comp comp ={}, Proj proj ={});	(2)	(C++20 起) (C++26 起为 constexpr)

将两个有序范围 [first, middle) 与 [middle, last) 归并到一个有序范围 [first, last) 中。

若对应指向序列的任何迭代器 it 与使得 it + n 为指向序列元素的合法迭代器的任何非负整数 n， std::invoke(comp, std::invoke(proj, *(it + n)), std::invoke(proj, *it))) 求值为 false，则称序列为按照比较器 comp 与投影 proj有序。

此归并函数是稳定的，这表示对于原在两个范围中的等价元素，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）。

1) 用给定的二元比较函数 comp 与投影对象 proj 比较元素，而范围必须按同样方式排序。

2) 同 (1)，但以 r 为范围，如同以 ranges::begin(r) 为 first 并以 ranges::end(r) 为 last。

此页面上描述的函数式实体是算法函数对象（非正式地称为 niebloid），即：

• 调用它们中的任何一个时不能显式指定模板实参。
• 它们都不对实参依赖查找可见。
• 在通过函数调用运算符左侧的名字进行无限定查找，找到它们之一时，禁止实参依赖查找。

参数

first, middle	-	要归并的第一个有序元素范围的迭代器对
middle, last	-	要归并的第二个有序元素范围的迭代器-哨位对
r	-	要原位归并的元素 range
comp	-	应用到投影后元素的比较器
proj	-	应用到范围中元素的投影

返回值

等于 last 的迭代器。

复杂度

若额外内存可用，则准确比较 N − 1 次，其中 N =ranges::distance(first, last)。否则比较 \(\scriptsize \mathcal{O}(N\cdot\log{(N)})\)𝓞(N•log(N)) 次。另外在两种情况下都进行二倍次数的投影。

注解

此函数尝试分配临时缓冲区。若分配失败，则选择较低效的算法。

功能特性测试宏	值	标准	功能特性
__cpp_lib_constexpr_algorithms	202306L	(C++26)	constexpr 稳定排序

可能的实现

此实现仅展示无额外内存可用时使用的较慢的算法。参阅 MSVC STL 与 libstdc++ 中的实现。

struct inplace_merge_fn {template<std::bidirectional_iterator I, std::sentinel_for<I> S, class Comp =ranges::less, class Proj =std::identity> requires std::sortable<I, Comp, Proj>constexpr I operator()(I first, I middle, S last, Comp comp ={}, Proj proj ={})const{ I last_it =ranges::next(middle, last); inplace_merge_slow(first, middle, last_it, ranges::distance(first, middle), ranges::distance(middle, last_it), std::ref(comp), std::ref(proj));return last_it;}   template<ranges::bidirectional_range R, class Comp =ranges::less, class Proj =std::identity> requires std::sortable<ranges::iterator_t<R>, Comp, Proj>constexprranges::borrowed_iterator_t<R> operator()(R&& r, ranges::iterator_t<R> middle, Comp comp ={}, Proj proj ={})const{return(*this)(ranges::begin(r), std::move(middle), ranges::end(r), std::move(comp), std::move(proj));}   private:template<class I, class Comp, class Proj>staticconstexprvoid inplace_merge_slow(I first, I middle, I last, std::iter_difference_t<I> n1, std::iter_difference_t<I> n2, Comp comp, Proj proj){if(n1 ==0|| n2 ==0)return;if(n1 + n2 ==2&& comp(proj(*middle), proj(*first))){ranges::iter_swap(first, middle);return;}   I cut1 = first, cut2 = middle;std::iter_difference_t<I> d1{}, d2{};   if(n1 > n2){ d1 = n1 /2;ranges::advance(cut1, d1); cut2 =ranges::lower_bound(middle, last, *cut1, std::ref(comp), std::ref(proj)); d2 =ranges::distance(middle, cut2);}else{ d2 = n2 /2;ranges::advance(cut2, d2); cut1 =ranges::upper_bound(first, middle, *cut2, std::ref(comp), std::ref(proj)); d1 =ranges::distance(first, cut1);}   I new_middle =ranges::rotate(cut1, middle, cut2); inplace_merge_slow(first, cut1, new_middle, d1, d2, std::ref(comp), std::ref(proj)); inplace_merge_slow(new_middle, cut2, last, n1 - d1, n2 - d2, std::ref(comp), std::ref(proj));}};   inlineconstexpr inplace_merge_fn inplace_merge {};

示例

运行此代码

#include <algorithm>#include <complex>#include <functional>#include <iostream>#include <iterator>#include <vector>   void print(autoconst& v, autoconst& rem, int middle =-1){for(int i{};auto n : v)std::cout<<(i++== middle ?"│ ":"")<< n <<' ';std::cout<< rem <<'\n';}   template<std::random_access_iterator I, std::sentinel_for<I> S> requires std::sortable<I>void merge_sort(I first, S last){if(last - first >1){ I middle{first +(last - first)/2}; merge_sort(first, middle); merge_sort(middle, last); std::ranges::inplace_merge(first, middle, last);}}   int main(){// 定制归并排序演示std::vector v {8, 2, 0, 4, 9, 8, 1, 7, 3}; print(v, ": before sort"); merge_sort(v.begin(), v.end()); print(v, ": after sort\n");   // 以比较函数对象和投影进行归并using CI =std::complex<int>;std::vector<CI> r{{0,1}, {0,2}, {0,3}, {1,1}, {1,2}};constauto middle{std::ranges::next(r.begin(), 3)};auto comp{std::ranges::less{}};auto proj{[](CI z){return z.imag();}};   print(r, ": before merge", middle - r.begin()); std::ranges::inplace_merge(r, middle, comp, proj); print(r, ": after merge");}

输出：

8 2 0 4 9 8 1 7 3 : before sort 0 1 2 3 4 7 8 8 9 : after sort   (0,1) (0,2) (0,3) │ (1,1) (1,2) : before merge (0,1) (1,1) (0,2) (1,2) (0,3) : after merge

参阅

ranges::merge (C++20)	合并两个有序范围 (算法函数对象)
ranges::set_union (C++20)	计算两个集合的并集 (算法函数对象)
ranges::is_sorted (C++20)	检查范围是否已按升序排列 (算法函数对象)
ranges::sort (C++20)	将范围按升序排序 (算法函数对象)
inplace_merge	就地合并两个有序范围 (函数模板)