std::inplace_merge

定义于头文件 `<algorithm>`
template< class BidirIt > void inplace_merge( BidirIt first, BidirIt middle, BidirIt last );	(1)	(C++26 起为 constexpr)
template< class ExecutionPolicy, class BidirIt > void inplace_merge( ExecutionPolicy&& policy, BidirIt first, BidirIt middle, BidirIt last );	(2)	(C++17 起)
template< class BidirIt, class Compare > void inplace_merge( BidirIt first, BidirIt middle, BidirIt last, Compare comp );	(3)	(C++26 起为 constexpr)
template< class ExecutionPolicy, class BidirIt, class Compare > void inplace_merge( ExecutionPolicy&& policy, BidirIt first, BidirIt middle, BidirIt last, Compare comp );	(4)	(C++17 起)

将两个连续的有序范围 [first, middle) 和 [middle, last) 合并成一个有序范围 [first, last)。

1) 如果 [first, middle) 或 [middle, last) 没有按照 operator<(C++20 前)std::less{}(C++20 起) 排序，则行为未定义。

3) 如果 [first, middle) 或 [middle, last) 没有按照 comp 排序，则行为未定义。

2,4) 同 (1,3)，但按 policy 执行。

仅当满足所有以下条件时，这些重载才参与重载决议

std::is_execution_policy_v<std::decay_t<ExecutionPolicy>> 为 true。	(C++20 前)
std::is_execution_policy_v<std::remove_cvref_t<ExecutionPolicy>> 为 true。	(C++20 起)

此合并函数是稳定的，这意味着对于原始两个范围中的等价元素，来自第一个范围的元素（保留其原始顺序）排在来自第二个范围的元素（保留其原始顺序）之前。

如果满足以下任何条件，则行为是未定义的：

[first, middle) 或 [middle, last) 不是有效范围。

*first 的类型不可 Swappable。	(C++11 前)
`BiditIt` 不可 ValueSwappable。 first 的类型不可 MoveConstructible。 first 的类型不可 MoveAssignable。	(C++11 起)

first	-	第一个有序范围的起始迭代器
middle	-	第一个有序范围的结束迭代器，也是第二个有序范围的起始迭代器
last	-	第二个有序范围的结束迭代器
policy	-	要使用的执行策略
comp	-	比较函数对象（即满足 Compare 要求的对象），当第一个参数“小于”（即“排在”第二个参数之前）第二个参数时返回 true。比较函数的签名应等效于以下内容 bool cmp(const Type1& a, const Type2& b); 尽管函数签名不必带有 const&，但该函数不得修改传递给它的对象，并且必须能够接受 `Type1` 和 `Type2` 类型的所有（可能是 const 的）值，无论其值类别如何（因此，不允许 `Type1&`，也不允许 `Type1`，除非 `Type1` 的移动等效于复制(C++11 起)）。类型 Type1 和 Type2 必须使得类型 BidirIt 的对象可以被解引用，然后隐式转换为这两种类型。
类型要求
- `BidirIt` 必须满足 LegacyBidirectionalIterator 的要求。
- `Compare` 必须满足 Compare 的要求。

[编辑] 复杂度

给定 $\scriptsize N$ $N$ 作为 std::distance(first, last)

1) 如果有足够的额外内存可用，则使用 operator<(C++20 前)std::less{}(C++20 起) 进行

N-1

次精确比较；否则进行

O(N\cdotlog(N))

次比较。

2) 使用 operator<(C++20 前)std::less{}(C++20 起) 进行

O(N\cdotlog(N))

次比较。

3) 如果有足够的额外内存可用，则 comp 比较函数的精确应用次数为

N-1

；否则为

O(N\cdotlog(N))

次应用。

4) comp 比较函数的应用次数为

O(N\cdotlog(N))

。

[编辑] 异常

带有模板参数 ExecutionPolicy 的重载按如下方式报告错误

如果作为算法一部分调用的函数执行抛出异常，并且 ExecutionPolicy 是标准策略之一，则调用 std::terminate。对于任何其他 ExecutionPolicy，行为是实现定义的。
如果算法未能分配内存，则抛出 std::bad_alloc。

[编辑] 可能实现

参见 libstdc++ 和 libc++ 中的实现。

[编辑] 注记

此函数尝试分配临时缓冲区。如果分配失败，则选择效率较低的算法。

特性测试宏	值	标准	特性
`__cpp_lib_constexpr_algorithms`	`202306L`	(C++26)	constexpr 原地合并 (1), (3)

[编辑] 示例

以下代码是归并排序的一种实现。

运行此代码

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <vector>
 
template<class Iter>
void merge_sort(Iter first, Iter last)
{
    if (last - first > 1)
    {
        Iter middle = first + (last - first) / 2;
        merge_sort(first, middle);
        merge_sort(middle, last);
        std::inplace_merge(first, middle, last);
    }
}
 
int main()
{
    std::vector<int> v{8, 2, -2, 0, 11, 11, 1, 7, 3};
    merge_sort(v.begin(), v.end());
    for (const auto& n : v)
        std::cout << n << ' ';
    std::cout << '\n';
}

输出

-2 0 1 2 3 7 8 11 11

[编辑] 参阅

merge	归并两个已排序的范围 (函数模板) [编辑]
sort	将一个范围按升序排序 (函数模板) [编辑]
stable_sort	对一个范围的元素进行排序，同时保留相等元素之间的顺序 (函数模板) [编辑]
ranges::inplace_merge (C++20)	就地归并两个有序范围 (算法函数对象)[编辑]

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