标准库函数——快速排序sort

本文详细介绍了ACM比赛中排序操作的重要性,提供了使用STL库中的sort函数进行高效排序的方法,包括基本用法、参数传递、自定义排序规则及不同数据类型的应用。通过实例展示了如何对数组、向量、结构体和字符串进行排序,并针对特殊需求自定义比较函数,以实现降序或其他特定排序顺序。

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转自 http://blog.sina.com.cn/s/blog_6439f26f01012xw3.html

sort函数的用法

做ACM题的时候,排序是一种经常要用到的操作。如果每次都自己写个冒泡之类的O(n^2)排序,不但程序容易超时,而且浪费宝贵的比赛时间,还很有可能写错。STL里面有个sort函数,可以直接对数组排序,复杂度为n*log2(n)。使用这个函数,需要包含头文件。
    这个函数可以传两个参数或三个参数。第一个参数是要排序的区间首地址,第二个参数是区间尾地址的下一地址。也就是说,排序的区间是[a,b)。简单来说,有一个数组int a[100],要对从a[0]到a[99]的元素进行排序,只要写sort(a,a+100)就行了,默认的排序方式是升序。
    拿我出的“AC的策略”这题来说,需要对数组t的第0到len-1的元素排序,就写sort(t,t+len);
对向量v排序也差不多,sort(v.begin(),v.end());
排序的数据类型不局限于整数,只要是定义了小于运算的类型都可以,比如字符串类string。
    如果是没有定义小于运算的数据类型,或者想改变排序的顺序,就要用到第三参数——比较函数。比较函数是一个自己定义的函数,返回值是bool型,它规定了什么样的关系才是“小于”。想把刚才的整数数组按降序排列,可以先定义一个比较函数cmp
bool cmp(int a,int b)
{
    return a>b;
}
排序的时候就写sort(a,a+100,cmp);

假设自己定义了一个结构体node
struct node{
    int a;
    int b;
    double c;
}
有一个node类型的数组node arr[100],想对它进行排序:先按a值升序排列,如果a值相同,再按b值降序排列,如果b还相同,就按c降序排列。就可以写这样一个比较函数:

以下是代码片段:
bool cmp(node x,node y)
{
     if(x.a!=y.a) return x.a

if(x.b!=y.b) return x.b>y.b;
     return return x.c>y.c;
}     排序时写sort(arr,a+100,cmp);

qsort(s[0],n,sizeof(s[0]),cmp);
int cmp(const void *a,const void *b)
{
    return *(int *)a-*(int *)b;
}

一、对int类型数组排序 

int num[100]; 

Sample: 

int cmp ( const void *a , const void *b ) 

return *(int *)a - *(int *)b; 

qsort(num,100,sizeof(num[0]),cmp); 

二、对char类型数组排序(同int类型) 

char word[100]; 

Sample: 

int cmp( const void *a , const void *b ) 

return *(char *)a - *(int *)b; 

qsort(word,100,sizeof(word[0]),cmp); 

三、对double类型数组排序(特别要注意) 

double in[100]; 

int cmp( const void *a , const void *b ) 

return *(double *)a > *(double *)b ? 1 : -1; 

qsort(in,100,sizeof(in[0]),cmp); 

四、对结构体一级排序 

struct In 

double data; 
int other; 
}s[100] 

//按照data的值从小到大将结构体排序,关于结构体内的排序关键数据data的类型可以很多种,参考上面的例子写 

int cmp( const void *a ,const void *b) 

return ((In *)a)->data - ((In *)b)->data ; 

qsort(s,100,sizeof(s[0]),cmp); 

五、对结构体

struct In 

int x; 
int y; 
}s[100]; 

//按照x从小到大排序,当x相等时按照y从大到小排序 

int cmp( const void *a , const void *b ) 

struct In *c = (In *)a; 
struct In *d = (In *)b; 
if(c->x != d->x) return c->x - d->x; 
else return d->y - c->y; 

qsort(s,100,sizeof(s[0]),cmp); 

六、对字符串进行排序 

struct In 

int data; 
char str[100]; 
}s[100]; 

//按照结构体中字符串str的字典顺序排序 

int cmp ( const void *a , const void *b ) 

return strcmp( ((In *)a)->str , ((In *)b)->str ); 

qsort(s,100,sizeof(s[0]),cmp); 

七、计算几何中求凸包的cmp 

int cmp(const void *a,const void *b) //重点cmp函数,把除了1点外的所有点,旋转角度排序 

struct point *c=(point *)a; 
struct point *d=(point *)b; 
if( calc(*c,*d,p[1]) < 0) return 1; 
else if( !calc(*c,*d,p[1]) && dis(c->x,c->y,p[1].x,p[1].y) < dis(d->x,d->y,p[1].x,p[1].y)) //如果在一条直线上,则把远的放在前面 
return 1; 
else return -1; 
}

### C++ STL 中 `sort` 函数的工作原理和用法 #### 工作原理 C++ 标准模板库 (STL) 提供了一个高效的排序算法实现——`std::sort`。该函数采用了一种混合排序策略,通常被称为 IntroSort 或者引入排序。这种排序方法结合了快速排序、堆排序以及插入排序的优点,在大多数情况下能够提供接近 O(n log n) 的时间复杂度。 - 当数据量较小时,会切换到插入排序来优化性能; - 使用快速排序作为主要排序方式; - 如果检测到递归过深,则退化为堆排序以防止最坏情况的发生[^4]。 #### 基本语法与参数说明 以下是 `std::sort` 的基本声明形式: ```cpp template<class RandomIt> void sort(RandomIt first, RandomIt last); // 或带有比较器版本 template<class RandomIt, class Compare> void sort(RandomIt first, RandomIt last, Compare comp); ``` 这里有两个重载版本:一个是只接受两个迭代器范围 `[first, last)`;另一个额外接收一个谓词对象用于定义元素之间的顺序关系。对于后者来说,给定的二元谓词应当满足严格弱序的要求,即当且仅当第一个参数小于第二个参数时返回 true。 #### 实际应用案例 下面给出几个具体的例子展示如何利用 `std::sort` 对不同类型的容器进行升序排列操作: ##### 整数数组排序 ```cpp #include <algorithm> // 导入 std::sort #include <iostream> int main() { int arr[] = {50, 70, 60, 90}; const size_t length = sizeof(arr)/sizeof(*arr); std::sort(std::begin(arr), std::end(arr)); for(auto i : arr){ std::cout << " " << i; } } ``` 这段代码将会输出有序序列:“30 40 50 60”。 ##### 自定义结构体排序 如果想要按照特定字段对自定义类型的数据集进行排序,则可以通过传递第三个参数指定比较逻辑: ```cpp struct Person{ string name; unsigned age; bool operator<(const Person& rhs)const{return this->age<rhs.age;} }; vector<Person> people={ {"Alice",21},{"Bob",25},{"Charlie",20}, }; std::sort(people.begin(), people.end()); for(const auto &p:people){ cout<<p.name<<" is "<<p.age<<"\n"; } ``` 此程序片段将依据年龄从小到大打印每个人的信息。
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