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C++ stable_sort()用法详解

通过阅读《C++ sort()排序函数》一节,读者已经了解了 sort() 函数的功能和用法。值得一提的是,当指定范围内包含多个相等的元素时,sort() 排序函数无法保证不改变它们的相对位置。那么,如果既要完成排序又要保证相等元素的相对位置,该怎么办呢?可以使用 stable_sort() 函数。

有些场景是需要保证相等元素的相对位置的。例如对于一个保存某种事务(比如银行账户)的容器,在处理这些事务之前,为了能够有序更新这些账户,需要按照账号对它们进行排序。而这时就很有可能出现相等的账号(即同一账号在某段时间做多次的存取钱操作),它们的相对顺序意味着添加到容器的时间顺序,此顺序不能修改,否则很可能出现账户透支的情况。

值得一提的是,stable_sort() 函数完全可以看作是 sort() 函数在功能方面的升级版。换句话说,stable_sort() 和 sort() 具有相同的使用场景,就连语法格式也是相同的(后续会讲),只不过前者在功能上除了可以实现排序,还可以保证不改变相等元素的相对位置。

注意,关于 stable_sort() 函数的使用场景,《C++ sort() 排序函数》一节已经做了详细的介绍,这里不再赘述。另外,stable_sort() 函数是基于归并排序实现的,关于此排序算法的具体实现过程,感兴趣的读者可阅读《归并排序算法》一文。

和 sort() 函数一样,实现 stable_sort() 的函数模板也位于<algorithm>头文件中,因此在使用该函数前,程序也应包含如下语句:
#include <algorithm>
并且,table_sort() 函数的用法也有 2 种,其语法格式和 sort() 函数完全相同(仅函数名不同):
//对 [first, last) 区域内的元素做默认的升序排序
void stable_sort ( RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last );
//按照指定的 comp 排序规则,对 [first, last) 区域内的元素进行排序
void stable_sort ( RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last, Compare comp );
其中,first 和 last 都为随机访问迭代器,它们的组合 [first, last) 用来指定要排序的目标区域;另外在第 2 种格式中,comp 可以是 C++ STL 标准库提供的排序规则(比如 std::greater<T>),也可以是自定义的排序规则。

举个例子:
#include <iostream>     // std::cout
#include <algorithm>    // std::stable_sort
#include <vector>       // std::vector
//以普通函数的方式实现自定义排序规则
bool mycomp(int i, int j) {
    return (i < j);
}
//以函数对象的方式实现自定义排序规则
class mycomp2 {
public:
    bool operator() (int i, int j) {
        return (i < j);
    }
};

int main() {
    std::vector<int> myvector{ 32, 71, 12, 45, 26, 80, 53, 33 };
    //调用第一种语法格式,对 32、71、12、45 进行排序
    std::stable_sort(myvector.begin(), myvector.begin() + 4); //(12 32 45 71) 26 80 53 33
    //调用第二种语法格式,利用STL标准库提供的其它比较规则(比如 greater<T>)进行排序
    std::stable_sort(myvector.begin(), myvector.begin() + 4, std::greater<int>()); //(71 45 32 12) 26 80 53 33

    //调用第二种语法格式,通过自定义比较规则进行排序,这里也可以换成 mycomp2()
    std::stable_sort(myvector.begin(), myvector.end(), mycomp);//12 26 32 33 45 53 71 80
    //输出 myvector 容器中的元素
    for (std::vector<int>::iterator it = myvector.begin(); it != myvector.end(); ++it) {
        std::cout << *it << ' ';
    }
    return 0;
}
程序执行结果为:

12 26 32 33 45 53 71 80

那么,stable_sort() 函数的效率怎么样呢?当可用空间足够的情况下,该函数的时间复杂度可达到O(N*log2(N));反之,时间复杂度为O(N*log2(N)2),其中 N 为指定区域 [first, last) 中 last 和 first 的距离。

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