?? csdn技術中心 cuj：標準庫：標準庫中的排序算法.htm
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<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><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: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><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: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><SPAN
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</SPAN>當你只對已序區間的前面部分感興趣時，使用partial_sort()，而在需要排序整個區間時使用sort()。<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
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</SPAN>如對sort()和stable_sort()所做過的，考查一下partial_sort()是如何實現的將會有幫助。通常的實現，也是C++標準制訂者建議的，是使用堆排序：輸入區間在一個稱為heap的數據結構中重新整理，heap本質上是一個用數組實現的二叉樹，它很容易找到最大的元素，并且很容易在移除最大元素時仍然保持為一個有效heap。如果我們連續地將元素從一個heap中移開，那么將會留下最小的n個元素：正是我們想從partial_sort獲得的。如果從heap中移除所有元素，將會得到一個已序區間。<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
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</SPAN>標準C++運行庫包含了直接操縱heap的泛型算法，所以，代替使用
partial_sort()，要排序一個區間可以寫：<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
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style="mso-hansi-font-family: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><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: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><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: 宋體"><FONT size=3><FONT
face=宋體>這看起來和<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: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><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: 宋體"><FONT size=3><FONT
face=宋體>不同，但其實不是這樣。兩種情況下，你都使用了堆排序；兩種形式應該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: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><SPAN
style="mso-tab-count: 1">
</SPAN>最后，還有最后一個“泛型”排序算法，從C語言繼承而來：qsort()。
對“泛型”加引號，是因為qsort()實際上不象sort()、stable_sort()和partial_sort()那樣通用。不能用它排序具有構造函數、虛函數、基類或私有數據成員的對象。C語言不知道這些特性；qsort()假設它可以按位拷貝對象，而這只對最簡單的class才成立。也很難在模板中使用qsort()，因為你必須傳給它一個參數是void
*類型的比較函數，并且在這個函數內部知道要排序的對象的精確類型。<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: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><SPAN
style="mso-tab-count: 1">
</SPAN>C語言標準沒有對qsort()作出性能承諾。在可以使用qsort()的場合，通常表現得比sort()慢很多。(主要是因為一個簡單的原因：sort()的接口被設計得可以將比較函數內聯，而qsort()的接口做不到這一點。)除非是遺留代碼，你應該避免使用qsort()；sort()具有一個更簡單并且更安全的接口，它的限制比較少，而且更快。<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<H3 style="MARGIN: auto 0cm"><FONT face=宋體>對特別的容器進行排序</FONT></H3>
<P class=MsoPlainText style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN lang=EN-US
style="mso-hansi-font-family: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><SPAN
style="mso-tab-count: 1">
</SPAN>我以討論泛型算法開始，是因為標準C++運行庫的基本原則是解耦不必要耦合的事物。算法被從容器中分離出來。在對容器的需求中，沒有提到排序；排序一個vector是使用一個獨立于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: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><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: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><SPAN
style="mso-tab-count: 1">
</SPAN>然而，任何對C++中的排序的完備討論都必須包括容器。通常，容器沒有提供排序方法，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: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><SPAN
style="mso-tab-count: 1">
</SPAN>你不能通過寫v.sort()來排序一個vector，因為std::vector沒有這樣的成員函數，但你可以通過寫l.sort()來排序一個list。和往常一樣，你可以顯式地提供一個不同的比較函數：如果l是一個int型的list，那么l.sort(greater<int>())將按降序排序它。<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: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><SPAN
style="mso-tab-count: 1">
</SPAN>事實上，list::sort()是排序一個list的唯一的容易方法：std::list只提供了Bidirectional
Iterator，但獨立的泛型排序算法（sort()、stable_sort()和partial_sort()）要求更強大的Random
Access
Iterators[注3]。這個特別的成員函數list::sort()不使用iterator，于是暴露了list是以相互連接的節點來實現的事實。它使用歸并排序的一個變種，通過連接和解連節點來工作，而不是拷貝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: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><SPAN
style="mso-tab-count: 1">
</SPAN>最后，排序一個set(或一個multiset，如果你需要擁有重復元素)是最簡單的：它本來就是已排序的！你不能寫sort(s.begin(),s.end())，但你也從不需要這么做。set的一個基本特性是它的元素按順序排列的。當你insert()一個新元素時，它自動將它放置在適當的位置以維持排序狀態。在其內部，set使用一個能提供快速（O(log
N)）的查找和插入的數據結構（通常是某種平衡樹）。<o:p></o:p></FONT></FONT></SPAN></P>
<H3 style="MARGIN: auto 0cm"><FONT face=宋體>時間測試</FONT></H3>
<P class=MsoPlainText
style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt"><SPAN
style="mso-hansi-font-family: 宋體"><FONT size=3><FONT
face=宋體>這將我們置身何處？我已經對時間作了一些論斷，而且我們還能作些更直覺的預測：比如，在<SPAN
lang=EN-US>set中插入一個元素將比排序一個vector慢，因為set是一個復雜的數據結構，它需要使用動態內存分配；或者，排序一個list應該和使用stable_sort差不多快，它們都是歸并排序的變種。然而，直覺不能取代時間測試。測量很困難
(更精確地說，你要測量什么，又如何測量？)，但這是有必要的。<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: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><SPAN
style="mso-tab-count: 1"> </SPAN>Listing
1的程序構造了一個vector<double>，其中的元素亂序排列，然后用我們討論過的每個方法（除了qsort()<B>（WQ注：原文如此）</B>）反復對它進行排序。在將vector傳給每個測試用例時，我們故意使用傳值：我們不想讓任何一個測試用例得到一個已排序的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: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><SPAN
style="mso-tab-count: 1"> </SPAN>用Microsoft Visual
C++ 7 beta編譯程序(結果和g++相似)，在500M的Pentium
3上進行，結果如下：<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: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><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: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><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: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><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: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><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: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><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: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><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: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><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: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><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: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><SPAN
style="mso-tab-count: 1">
</SPAN>這和期望相符：sort()最快；stable_sort()、堆排序和qsort()稍慢；排序一個list和set（它使用動態內存分配，并且是個復雜的數據結構），更加慢。
(實際上，qsort()有一個不尋常的好成績：在g++和VC的老版本上，qsort()僅比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: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><SPAN
style="mso-tab-count: 1">
</SPAN>但這不足以稱為排序基準測試－－太不具有說服力了。我在一個特定的系統上，使用一個特定的（亂序）初始化，來測試排序一個vector<double>。只有實踐能決定這些結果有多大的普遍性。至少，我們應該在double以外再作些測試。<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: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><SPAN
style="mso-tab-count: 1"> </SPAN>Listing
2排序一個vector<string>：它打開一個文件并將每一行拷貝進一個獨立的string。因為qsort()不能處理具有構造函數的元素，所以這個測試中不再包括qsort()。以Project
Gutenberg的免費電子文本《Anna
Karenina》[注4]作為輸入，結果是：<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: 宋體"><FONT size=3><FONT face=宋體><SPAN
style="mso-tab-count: 1"> </SPAN>Sorting a file of
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