C++ 函数lower_bound & upper_bound

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本文详细介绍了C++标准库中的lower_bound和upper_bound函数，包括它们的调用格式、功能描述及实现代码。此外，还讲解了如何使用自定义比较函数comp来满足不同场景的需求。

C++ 函数lower_bound & upper_bound

lower_bound和upper_bound函数是库文件<algorithm>中的函数。因此使用是务必在程序开头添加#include <algorithm>.

upper_bound

调用格式

版本一

template <class ForwardIterator, class T>
ForwardIterator upper_bound (ForwardIterator first, ForwardIterator last,
                           const T& val);

版本二

template <class ForwardIterator, class T, class Compare>
ForwardIterator upper_bound (ForwardIterator first, ForwardIterator last,
                           const T& val, Compare comp);

功能描述

这是二分查找（binary search）的一种版本，试图在已排序的范围[first,last)中寻找val，它会返回“在不破坏顺序的情况下，可插入val的最后一个位置”。若范围内有与val相等的元素，则返回一个迭代器，其指向[first,last)范围内最后一个val相等的元素的后一个元素。

注意：返回的迭代器所指的元素肯定不会等于val

实现代码

此模板函数的功能和如下代码一样：

template <class ForwardIterator, class T>
ForwardIterator upper_bound (ForwardIterator first, ForwardIterator last, const T& val)
{
ForwardIterator it;
iterator_traits<ForwardIterator>::difference_type count, step;
count = std::distance(first,last);
while (count>0)
{
it = first; step=count/2; std::advance (it,step);
if (!(val<*it))                 // or: if (!comp(val,*it)), for version (2)
  { first=++it; count-=step+1;  }
else count=step;
}
return first;
}

lower_bound

调用格式

版本一

template <class ForwardIterator, class T>
ForwardIterator lower_bound (ForwardIterator first, ForwardIterator last,
                           const T& val);

版本二

template <class ForwardIterator, class T, class Compare>
ForwardIterator lower_bound (ForwardIterator first, ForwardIterator last,
                           const T& val, Compare comp);

功能描述 返回指向lower bound的迭代器

这是二分查找（binary search）的一种版本，试图在已排序的[first,last)中寻找元素val，若范围内有与val相等的元素，则返回一个迭代器，其指向[first,last)范围内第一个等于val的元素。若范围内没有与val相等的元素，则返回一个迭代器，其指向[first,last)范围内第一个不小于val的元素。若范围内所有元素都小于val，则返回last。

第一个版本元素通过操作符<进行比较，第二个版本则通过comp进行比较。范围内的元素应该是已经根据同样规则（<或comp）排好序的，至少是相对于val进行了划分。

此函数通过比较不连续的值优化了比较的次数（实质为二分查找），这对于可进行随机访问的迭代器来说非常有效。

注意：不像upper_bound，返回的迭代器所指的值不一定大于val，还可能等于val。

实现代码

此模板函数的功能和如下代码一样：

template <class ForwardIterator, class T>
ForwardIterator lower_bound (ForwardIterator first, ForwardIterator last, const T& val)
{
ForwardIterator it;
iterator_traits<ForwardIterator>::difference_type count, step;
count = distance(first,last);
while (count>0)
{
it = first; step=count/2; advance (it,step);
if (*it<val) {                 // or: if (comp(*it,val)), for version (2)
  first=++it;
  count-=step+1;
}
else count=step;
}
return first;
}

comp 函数

comp函数可以是函数指针，lamda表达式或者仿函数。

函数
```
bool comp(int x, int y){
    return x < y;
}
```
示例：
lower_bound(vec.begin(), vec.end(),comp)
lamda

示例：

lower_bound(vec.begin(), vec.end(), [](int x, int y){return x < y;});

仿函数

class comp{
public:
    bool operator()(int x, int y){
        return x < y;
    }   
};

示例：
lower_bound(vec.begin(), vec.end(),comp())