C++ std::sort 排序全攻略

std::sort 的基本用法

std::sort 是 C++ 标准库中的一个高效排序算法，位于 <algorithm> 头文件中。它接受两个迭代器参数，表示排序范围的起始和结束位置。

#include <algorithm>
#include <vector>

std::vector<int> vec = {4, 2, 5, 3, 1};
std::sort(vec.begin(), vec.end());

自定义比较函数

std::sort 允许通过提供自定义比较函数来实现不同的排序顺序。比较函数应返回布尔值，指示第一个参数是否应排在第二个参数之前。

bool descending(int a, int b) {
    return a > b;
}

std::sort(vec.begin(), vec.end(), descending);

使用 Lambda 表达式

C++11 引入的 lambda 表达式可以更方便地定义临时比较逻辑。

std::sort(vec.begin(), vec.end(), [](int a, int b) {
    return a < b;
});

排序稳定性

std::sort 不保证排序的稳定性。如果需要稳定排序，可以使用 std::stable_sort，其用法与 std::sort 相同但能保持相等元素的相对顺序。

std::stable_sort(vec.begin(), vec.end());

性能特点

std::sort 平均时间复杂度为 O(N log N)，实现通常基于快速排序或内省排序。对于小范围数据（如少于 32 个元素），可能转为插入排序以提高性能。

对自定义类型排序

当排序自定义类型时，需要提供比较函数或重载比较运算符。

struct Person {
    std::string name;
    int age;
};

std::vector<Person> people;
std::sort(people.begin(), people.end(), [](const Person& a, const Person& b) {
    return a.age < b.age;
});

部分排序

std::partial_sort 可用于只对前 N 个元素进行排序，其余元素顺序不定。

std::vector<int> vec = {5, 3, 1, 4, 2};
std::partial_sort(vec.begin(), vec.begin() + 3, vec.end());

注意事项

排序范围必须有效，迭代器应指向同一容器且不越界。比较函数必须满足严格弱序关系：自反性、反对称性和传递性。修改比较函数中的元素可能导致未定义行为。

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