📄 csdn技术中心 cuj：标准库：标准库中的排序算法.htm
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<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
style="mso-tab-count: 1">
</SPAN>vector<string>
result(1000);<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
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</SPAN>partial_sort_copy(names.begin(), names.end(), result.begin(),
result.end());<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
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</SPAN>当你只对已序区间的前面部分感兴趣时，使用partial_sort()，而在需要排序整个区间时使用sort()。<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
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</SPAN>如对sort()和stable_sort()所做过的，考查一下partial_sort()是如何实现的将会有帮助。通常的实现，也是C++标准制订者建议的，是使用堆排序：输入区间在一个称为heap的数据结构中重新整理，heap本质上是一个用数组实现的二叉树，它很容易找到最大的元素，并且很容易在移除最大元素时仍然保持为一个有效heap。如果我们连续地将元素从一个heap中移开，那么将会留下最小的n个元素：正是我们想从partial_sort获得的。如果从heap中移除所有元素，将会得到一个已序区间。<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
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</SPAN>标准C++运行库包含了直接操纵heap的泛型算法，所以，代替使用
partial_sort()，要排序一个区间可以写：<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
style="mso-tab-count: 1"> </SPAN>make_heap(first,
last);<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
style="mso-tab-count: 1"> </SPAN>sort_heap(first,
last);<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT
face=宋体>这看起来和<SPAN
lang=EN-US><o:p></o:p></SPAN></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
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</SPAN>partial_sort(first, last,
last);<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT
face=宋体>不同，但其实不是这样。两种情况下，你都使用了堆排序；两种形式应该具有完全相同的速度。<SPAN
lang=EN-US><o:p></o:p></SPAN></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
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</SPAN>最后，还有最后一个“泛型”排序算法，从C语言继承而来：qsort()。
对“泛型”加引号，是因为qsort()实际上不象sort()、stable_sort()和partial_sort()那样通用。不能用它排序具有构造函数、虚函数、基类或私有数据成员的对象。C语言不知道这些特性；qsort()假设它可以按位拷贝对象，而这只对最简单的class才成立。也很难在模板中使用qsort()，因为你必须传给它一个参数是void
*类型的比较函数，并且在这个函数内部知道要排序的对象的精确类型。<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
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</SPAN>C语言标准没有对qsort()作出性能承诺。在可以使用qsort()的场合，通常表现得比sort()慢很多。(主要是因为一个简单的原因：sort()的接口被设计得可以将比较函数内联，而qsort()的接口做不到这一点。)除非是遗留代码，你应该避免使用qsort()；sort()具有一个更简单并且更安全的接口，它的限制比较少，而且更快。<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<H3 style="MARGIN: auto 0cm"><FONT face=宋体>对特别的容器进行排序</FONT></H3>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
style="mso-tab-count: 1">
</SPAN>我以讨论泛型算法开始，是因为标准C++运行库的基本原则是解耦不必要耦合的事物。算法被从容器中分离出来。在对容器的需求中，没有提到排序；排序一个vector是使用一个独立于std::vector的泛型算法：<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
style="mso-tab-count: 1"> </SPAN>sort(v.begin(),
v.end());<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
style="mso-tab-count: 1">
</SPAN>然而，任何对C++中的排序的完备讨论都必须包括容器。通常，容器没有提供排序方法，但一些特殊的容器提供了。<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
style="mso-tab-count: 1">
</SPAN>你不能通过写v.sort()来排序一个vector，因为std::vector没有这样的成员函数，但你可以通过写l.sort()来排序一个list。和往常一样，你可以显式地提供一个不同的比较函数：如果l是一个int型的list，那么l.sort(greater<int>())将按降序排序它。<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
style="mso-tab-count: 1">
</SPAN>事实上，list::sort()是排序一个list的唯一的容易方法：std::list只提供了Bidirectional
Iterator，但独立的泛型排序算法（sort()、stable_sort()和partial_sort()）要求更强大的Random
Access
Iterators[注3]。这个特别的成员函数list::sort()不使用iterator，于是暴露了list是以相互连接的节点来实现的事实。它使用归并排序的一个变种，通过连接和解连节点来工作，而不是拷贝list中的元素。<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
style="mso-tab-count: 1">
</SPAN>最后，排序一个set(或一个multiset，如果你需要拥有重复元素)是最简单的：它本来就是已排序的！你不能写sort(s.begin(),s.end())，但你也从不需要这么做。set的一个基本特性是它的元素按顺序排列的。当你insert()一个新元素时，它自动将它放置在适当的位置以维持排序状态。在其内部，set使用一个能提供快速（O(log
N)）的查找和插入的数据结构（通常是某种平衡树）。<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<H3 style="MARGIN: auto 0cm"><FONT face=宋体>时间测试</FONT></H3>
<P class=MsoPlainText
style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt"><SPAN
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT
face=宋体>这将我们置身何处？我已经对时间作了一些论断，而且我们还能作些更直觉的预测：比如，在<SPAN
lang=EN-US>set中插入一个元素将比排序一个vector慢，因为set是一个复杂的数据结构，它需要使用动态内存分配；或者，排序一个list应该和使用stable_sort差不多快，它们都是归并排序的变种。然而，直觉不能取代时间测试。测量很困难
(更精确地说，你要测量什么，又如何测量？)，但这是有必要的。<o:p></o:p></SPAN></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
style="mso-tab-count: 1"> </SPAN>Listing
1的程序构造了一个vector<double>，其中的元素乱序排列，然后用我们讨论过的每个方法（除了qsort()<B>（WQ注：原文如此）</B>）反复对它进行排序。在将vector传给每个测试用例时，我们故意使用传值：我们不想让任何一个测试用例得到一个已排序的vector！<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
style="mso-tab-count: 1"> </SPAN>用Microsoft Visual
C++ 7 beta编译程序(结果和g++相似)，在500M的Pentium
3上进行，结果如下：<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
style="mso-tab-count: 1"> </SPAN>Sorting a vector
of 700000 doubles.<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
style="mso-tab-count: 1"> </SPAN>sorting
method<SPAN style="mso-spacerun: yes"> </SPAN>t
(sec)<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
style="mso-tab-count: 1"> </SPAN>sort<SPAN
style="mso-spacerun: yes">
</SPAN>0.971<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
style="mso-tab-count: 1"> </SPAN>qsort<SPAN
style="mso-spacerun: yes">
</SPAN>1.732<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
style="mso-tab-count: 1"> </SPAN>stable_sort<SPAN
style="mso-spacerun: yes">
</SPAN>1.402<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
style="mso-tab-count: 1"> </SPAN>heap sort<SPAN
style="mso-spacerun: yes">
</SPAN>1.282<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
style="mso-tab-count: 1"> </SPAN>list sort<SPAN
style="mso-spacerun: yes">
</SPAN>1.993<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
style="mso-tab-count: 1"> </SPAN>set sort<SPAN
style="mso-spacerun: yes">
</SPAN>3.194<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
style="mso-tab-count: 1">
</SPAN>这和期望相符：sort()最快；stable_sort()、堆排序和qsort()稍慢；排序一个list和set（它使用动态内存分配，并且是个复杂的数据结构），更加慢。
(实际上，qsort()有一个不寻常的好成绩：在g++和VC的老版本上，qsort()仅比sort()慢。)<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
style="mso-tab-count: 1">
</SPAN>但这不足以称为排序基准测试－－太不具有说服力了。我在一个特定的系统上，使用一个特定的（乱序）初始化，来测试排序一个vector<double>。只有实践能决定这些结果有多大的普遍性。至少，我们应该在double以外再作些测试。<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
style="mso-tab-count: 1"> </SPAN>Listing
2排序一个vector<string>：它打开一个文件并将每一行拷贝进一个独立的string。因为qsort()不能处理具有构造函数的元素，所以这个测试中不再包括qsort()。以Project
Gutenberg的免费电子文本《Anna
Karenina》[注4]作为输入，结果是：<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋体"><FONT size=3><FONT face=宋体><SPAN
style="mso-tab-count: 1"> </SPAN>Sorting a file of
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