STL源码解释-----sort()&&partial_sort()

直接贴第一段代码：

template<typename _RandomAccessIterator>
inline void
sort(_RandomAccessIterator __first, _RandomAccessIterator __last)
{
typedef typename iterator_traits<_RandomAccessIterator>::value_type
 _ValueType;
// concept requirements
__glibcxx_function_requires(_Mutable_RandomAccessIteratorConcept<
  _RandomAccessIterator>)
__glibcxx_function_requires(_LessThanComparableConcept<_ValueType>)
__glibcxx_requires_valid_range(__first, __last);
if (__first != __last)
 {
  std::__introsort_loop(__first, __last,std::__lg(__last – __first) * 2);
  std::__final_insertion_sort(__first, __last);
 }
}

：sort函数的前后范围区间定义的是两个迭代器，可以随机访问，但是不可以访问链表。这里首先讲一下没有自定义cmp函数的版本。排序的条件是first ！= last，也就是非空。

STL的排序是分为两个部分的，一个是优化的快排，另外一个是插入排序。可以理解，当排序数目少到一定数目，是插排的效率比较高的。这里采用（也是gcc采用的版本）都是选择前中后三个元素的中值来作为key值的，而且这里的优化快排函数还有第三个参数是lg(last - first)*2，主要是用来限制递归次数的，因为太深的递归需要很大的时间和空间开销，所以这里就限制快排递归到只剩一两个元素。

这里看看优化快排代码：

template<typename _RandomAccessIterator, typename _Size>
void
__introsort_loop(_RandomAccessIterator __first,
  _RandomAccessIterator __last,
  _Size __depth_limit)
{
typedef typename iterator_traits<_RandomAccessIterator>::value_type _ValueType;
while (__last – __first > int(_S_threshold))
 {
  if (__depth_limit == 0)
  {
  _GLIBCXX_STD_P::partial_sort(__first, __last, __last);
  return;
  }
  –__depth_limit;
  _RandomAccessIterator __cut =
  std::__unguarded_partition(__first, __last, _ValueType(std::__median(*__first,*(__first+ (__last- __first)/ 2),*(__last – 1))));
  std::__introsort_loop(__cut, __last, __depth_limit);
  __last = __cut;
 }
}

发现刚才所说的那个递归次数被定义为__depth_limit，当递归太深（==0）且区间大小大于16的时候就不递归了，这个时候它就调用一个叫partial_sort的函数，这个也是stl库的一个内置函数，实现的功能就是部分排序，这里刚好可以用上。既然都看到这里了，我们不妨就把这个部分排序函数的源码也看看了。

部分排序：

template<typename _RandomAccessIterator>
inline void
partial_sort(_RandomAccessIterator __first,
  _RandomAccessIterator __middle,
  _RandomAccessIterator __last)
{
typedef typename iterator_traits<_RandomAccessIterator>::value_type
 _ValueType;
// concept requirements
__glibcxx_function_requires(_Mutable_RandomAccessIteratorConcept<
  _RandomAccessIterator>)
__glibcxx_function_requires(_LessThanComparableConcept<_ValueType>)
__glibcxx_requires_valid_range(__first, __middle);
__glibcxx_requires_valid_range(__middle, __last);
std::__heap_select(__first, __middle, __last);
std::sort_heap(__first, __middle);
}

这里采用的是堆排序，实现方式我基本看了一下，其实就是让前半部分形成一个最大堆，然后用for跟后面的一个一个比较，如果比堆根部最大的要小就交换两者位置（也就是扔掉大的），然后保持最大堆，然后扫描一次之后堆元素肯定比外面的小了，然后直接按照堆排序的算法，就能排出来了。

但是这里我觉得很诡异，因为他写的局部排序的三个参数居然是，first，last，last，也就说中间的定位参数居然也是last，也就是说这个根本就是全排，为什么要用局排呢，难道就是为了里面的堆排序么，如果是这样为什么不直接调用堆排呢？

这里的插入排序起的名字叫做__final_insertion_sort大致可以猜到，肯定是最后才用的插入排序，因为原队列越是整齐，插排的效率越高（希尔排序用的就是这个原理）。

最后的插排：

template<typename _RandomAccessIterator>
void
__final_insertion_sort(_RandomAccessIterator __first,
  _RandomAccessIterator __last)
{
if (__last – __first > int(_S_threshold))
 {
  std::__insertion_sort(__first, __first + int(_S_threshold));
  std::__unguarded_insertion_sort(__first + int(_S_threshold), __last);
 }
else
 std::__insertion_sort(__first, __last);
}

之前的优化快排有个定义是在enum { _S_threshold = 16 }，这个16就是区间幅度，当区间小于16时就用插排。而且这里其实是有两个插排的，一个是unguarded的，一个是final的如果最后的数小于等于16个，直接就final了，如果超过十六个，那就前十六个final后面的unguarded。两者的区别就是final是正规插排，而unguarded就是把数插到前面的已经有序的区间内

原来虽然Quick和Heap的时间复杂性是一样的，但堆排序的常熟因子还是大些的，并且堆排序过程中重组堆其实也不是个省时的事。