C++快速排序之sort()

sort()函数是C++中的排序函数其头文件为:#include<algorithm>头文件;
sort()相对于qsort()更加灵活,对基本的类型排序不需要定义排序函数


1、sort()
sort 对给定区间所有元素进行排序
stable_sort 对给定区间所有元素进行稳定排序
partial_sort 对给定区间所有元素部分排序
partial_sort_copy 对给定区间复制并排序
nth_element 找出给定区间的某个位置对应的元素
is_sorted 判断一个区间是否已经排好序
partition 使得符合某个条件的元素放在前面
stable_partition 相对稳定的使得符合某个条件的元素放在前面


语法描述为:
(1)sort(begin,end),表示一个范围,例如:
#include "stdafx.h"
#include<iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;


int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
int a[10]={2,4,1,23,5,76,0,43,24,65},i;
for(i=0;i<10;i++)
cout<<a[i]<<" ";
cout<<endl;
sort(a,a+5);
for(i=0;i<10;i++)
cout<<a[i]<<" ";
system("pause");
return 0;
}
输出结果将是把数组a按升序排序,说到这里可能就有人会问怎么样用它降序排列呢?这就是下一个讨论的内容。


(2)sort(begin,end,compare)
一种是自己编写一个比较函数来实现,接着调用三个参数的sort:sort(begin,end,compare)就成了。
对于list容器,这个方法也适用,把compare作为sort的参数就可以了,即:sort(compare)。


1)自己编写compare函数:
bool compare(int a,int b) //注意这里的返回值类型,是bool类型,而不是qsort()函数那样的int类型,而且参数更加简化了
{
return a<b; //按升序排序,如果按降序排序改为“a>b”
}
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
int a[10]={2,4,1,23,5,76,0,43,24,65},i;
for(i=0;i<10;i++)
cout<<a[i]<<" ";
cout<<endl;
sort(a,a+10,compare);
for(i=0;i<10;i++)
cout<<a[i]<<" ";
system("pause");
return 0;
}


2)更进一步,让这种操作更加能适应变化。也就是说,能给比较函数一个参数,用来指示是按升序还是按降序排,这回轮到函数对象出场了。
为了描述方便,我先定义一个枚举类型EnumComp用来表示升序和降序。很简单:


enum Enumcomp{ASC,DESC};


class compare
{
private:
Enumcomp comp;
public:
compare(Enumcomp c):comp(c) {};
bool operator () (int num1,int num2)
{
switch(comp)
{
case ASC:
return num1<num2;
case DESC:
return num1>num2;
}
}
};


int main()
{
int a[20]={2,4,1,23,5,76,0,43,24,65},i;
for(i=0;i<10;i++)
cout<<a[i]<<" ";
cout<<endl;
sort(a,a+20,compare(DESC));
for(i=0;i<10;i++)
cout<<a[i]<<" ";
return 0;
}


3)其实对于这么简单的任务(类型支持“<”、“>”等比较运算符),完全没必要自己写一个类出来。标准库里已经有现成的了,就在functional里,include进来就行了。functional提供了一堆基于模板的比较函数对象。它们是(看名字就知道意思了):equal_to<Type>、not_equal_to<Type>、greater<Type>、greater_equal<Type>、less<Type>、less_equal<Type>。对于这个问题来说,greater和less就足够了,直接拿过来用:


升序:sort(begin,end,less<data-type>());
降序:sort(begin,end,greater<data-type>()).


#include "stdafx.h"
#include<iostream>
#include <algorithm>
#include <xfunctional>
using namespace std;


int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
int a[10]={2,4,1,23,5,76,0,43,24,65},i;
for(i=0;i<10;i++)
cout<<a[i]<<" ";
cout<<endl;


sort(a,a+10,greater<int>());


for(i=0;i<10;i++)
cout<<a[i]<<" ";
system("pause");
return 0;
}


int main()
{
vector <int> vec;
int a,i=0;
cin>>a;
while(cin.peek()!='\n')
{
vec.push_back(a);
cin>>a;
}
vec.push_back(a);


sort(vec.begin(),vec.end(),greater<int>());


while(i<vec.size())
cout<<vec[i++]<<" ";
system("pause");
return 0;
}


4)既然有迭代器,如果是string 就可以使用反向迭代器来完成逆序排列,程序如下:
#include "stdafx.h"
#include<iostream>
#include<string>
#include <algorithm>
using namespace std;


int main()
{
string str("wanjun");
string s(str.rbegin(),str.rend());
cout<<s<<endl;
system("pause");
return 0;
}
### 性能对比:自定义快速排序与 `std::sort` 为了评估自定义快速排序算法和标准库中的`std::sort`函数之间的性能差异,可以编写一段测试程序来测量两者处理不同规模数据集的时间消耗。 #### 自定义快速排序实现 下面是一个简单的快速排序实现: ```cpp #include <vector> #include <iostream> void quickSort(std::vector<int>& arr, int low, int high) { if (low >= high) return; int pivot = arr[(low + high) / 2]; int i = low, j = high; while (i <= j) { while (arr[i] < pivot) ++i; while (arr[j] > pivot) --j; if (i <= j) { std::swap(arr[i], arr[j]); ++i; --j; } } if (low < j) quickSort(arr, low, j); if (high > i) quickSort(arr, i, high); } ``` 此版本的快速排序采用经典的分治法策略[^1]。 #### 使用 `std::sort` 对于内置的`std::sort`,只需要调用STL提供的接口即可完成相同的操作: ```cpp #include <algorithm> // For std::sort // 调用方式非常简单 std::sort(vec.begin(), vec.end()); ``` `std::sort`内部实现了高效的混合排序算法(通常是Introsort),它结合了快速排序的优点并避免了一些最坏情况下的表现不佳问题。 #### 测试框架 构建一个用于衡量两种方法执行时间的小型框架如下所示: ```cpp #include <chrono> #include <random> #include <iomanip> int main() { constexpr size_t sizes[] = {10, 1000, 10000}; for(auto n : sizes){ std::vector<int> data(n); // 初始化随机数发生器 static std::default_random_engine e(time(0)); static std::uniform_int_distribution<> dist(-n*10,n*10); // 填充向量 generate(data.begin(),data.end(), [&]{return dist(e);}); auto copyData = data; // 记录开始时刻 auto start = std::chrono::steady_clock::now(); quickSort(copyData, 0, static_cast<int>(copyData.size()) - 1); auto end = std::chrono::steady_clock::now(); // 输出耗时 std::cout << "Quick Sort Time Elapsed: " << std::fixed << std::setprecision(9) << std::chrono::duration<double>(end-start).count() << "\n"; // 对于 std::sort 的测试同样如此... copyData = data; start = std::chrono::steady_clock::now(); std::sort(copyData.begin(), copyData.end()); end = std::chrono::steady_clock::now(); std::cout << "Std::sort Time Elapsed: " << std::fixed << std::setprecision(9) << std::chrono::duration<double>(end-start).count() << "\n\n"; } } ``` 这段代码会分别创建三个大小不同的数组,并对每种情况进行两次排序操作——一次使用自定义的快速排序,另一次则利用`std::sort`。通过这种方式可以获得较为全面的数据样本以供分析。
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