std::ranges::inplace_merge

在头文件 `<algorithm>` 中定义
调用签名
template< std::bidirectional_iterator I, std::sentinel_for<I> S, class Comp = ranges::less, class Proj = std::identity > requires std::sortable<I, Comp, Proj> I inplace_merge( I first, I middle, S last, Comp comp = {}, Proj proj = {} );	(1)	(自 C++20 起) (自 C++26 起为 constexpr)
template< ranges::bidirectional_range R, class Comp = ranges::less, class Proj = std::identity > requires std::sortable<ranges::iterator_t<R>, Comp, Proj> ranges::borrowed_iterator_t<R> inplace_merge( R&& r, ranges::iterator_t<R> middle, Comp comp = {}, Proj proj = {} );	(2)	(自 C++20 起) (自 C++26 起为 constexpr)

将两个连续的已排序范围[first, middle) 和 [middle, last) 合并为一个已排序范围[first, last)。

如果对于指向序列的任何迭代器 it 和任何非负整数 n（使得 it + n 是一个指向序列元素的有效迭代器），std::invoke(comp, std::invoke(proj, *(it + n)), std::invoke(proj, *it))) 评估结果为 false，则称该序列相对于比较器 comp 和投影 proj 是排序的。

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

1) 元素使用给定的二元比较函数 comp 和投影对象 proj 进行比较，并且范围必须相对于相同的函数进行排序。

2) 与 (1) 相同，但使用 r 作为范围，就像使用 ranges::begin(r) 作为 first，以及 ranges::end(r) 作为 last。

本页上描述的类函数实体是 niebloids，即

在调用它们时不能指定显式模板参数列表。
它们都不对依赖于参数的查找可见。
当它们中的任何一个通过正常无限定查找被找到作为函数调用运算符左侧的名称时，依赖于参数的查找将被抑制。

在实践中，它们可能被实现为函数对象，或使用特殊的编译器扩展。

[edit] 参数

first	-	第一个排序范围的开始位置
middle	-	第一个范围的结束位置，也是第二个范围的开始位置
last	-	第二个排序范围的结束位置
r	-	要原地合并的元素范围
comp	-	要应用于投影元素的比较
proj	-	要应用于范围中元素的投影

[edit] 返回值

一个等于 last 的迭代器。

[edit] 复杂度

如果存在额外的内存缓冲区，则正好进行 N − 1 次比较，其中 N = ranges::distance(first, last)。否则， $𝓞(N•log(N))$ 次比较。此外，在这两种情况下，投影次数是比较次数的两倍。

[edit] 备注

此函数尝试分配一个临时缓冲区。如果分配失败，则选择效率较低的算法。

特征测试宏	值	Std	特征
`__cpp_lib_constexpr_algorithms`	202306L	(C++26)	constexpr 稳定排序

[edit] 可能的实现

此实现仅显示在没有可用额外内存时使用的较慢的算法。另请参阅 MSVC STL 和 libstdc++ 中的实现。

struct inplace_merge_fn
{
    template<std::bidirectional_iterator I, std::sentinel_for<I> S,
             class Comp = ranges::less, class Proj = std::identity>
    requires std::sortable<I, Comp, Proj>
    constexpr I operator()(I first, I middle, S last, Comp comp = {}, Proj proj = {}) const
    {
        I last_it = ranges::next(middle, last);
        inplace_merge_slow(first, middle, last_it,
                           ranges::distance(first, middle),
                           ranges::distance(middle, last_it),
                           std::ref(comp), std::ref(proj));
        return last_it;
    }
 
    template<ranges::bidirectional_range R, class Comp = ranges::less,
             class Proj = std::identity>
    requires std::sortable<ranges::iterator_t<R>, Comp, Proj>
    constexpr ranges::borrowed_iterator_t<R>
        operator()(R&& r, ranges::iterator_t<R> middle,
                   Comp comp = {}, Proj proj = {}) const
    {
        return (*this)(ranges::begin(r), std::move(middle), ranges::end(r),
                       std::move(comp), std::move(proj));
    }
 
private:
    template<class I, class Comp, class Proj>
    static constexpr void inplace_merge_slow(I first, I middle, I last,
                                             std::iter_difference_t<I> n1,
                                             std::iter_difference_t<I> n2,
                                             Comp comp, Proj proj)
    {
        if (n1 == 0 || n2 == 0)
            return;
        if (n1 + n2 == 2 && comp(proj(*middle), proj(*first)))
        {
            ranges::iter_swap(first, middle);
            return;
        }
 
        I cut1 = first, cut2 = middle;
        std::iter_difference_t<I> d1{}, d2{};
 
        if (n1 > n2)
        {
            d1 = n1 / 2;
            ranges::advance(cut1, d1);
            cut2 = ranges::lower_bound(middle, last, *cut1,
                                       std::ref(comp), std::ref(proj));
            d2 = ranges::distance(middle, cut2);
        }
        else
        {
            d2 = n2 / 2;
            ranges::advance(cut2, d2);
            cut1 = ranges::upper_bound(first, middle, *cut2,
                                       std::ref(comp), std::ref(proj));
            d1 = ranges::distance(first, cut1);
        }
 
        I new_middle = ranges::rotate(cut1, middle, cut2);
        inplace_merge_slow(first, cut1, new_middle, d1, d2,
                           std::ref(comp), std::ref(proj));
        inplace_merge_slow(new_middle, cut2, last, n1 - d1, n2 - d2,
                           std::ref(comp), std::ref(proj));
    }
};
 
inline constexpr inplace_merge_fn inplace_merge {};

[edit] 示例

运行此代码

#include <algorithm>
#include <complex>
#include <functional>
#include <iostream>
#include <iterator>
#include <vector>
 
void print(auto const& v, auto const& rem, int middle = -1)
{
    for (int i{}; auto n : v)
        std::cout << (i++ == middle ? "│ " : "") << n << ' ';
    std::cout << rem << '\n';
}
 
template<std::random_access_iterator I, std::sentinel_for<I> S>
requires std::sortable<I>
void merge_sort(I first, S last)
{
    if (last - first > 1)
    {
        I middle{first + (last - first) / 2};
        merge_sort(first, middle);
        merge_sort(middle, last);
        std::ranges::inplace_merge(first, middle, last);
    }
}
 
int main()
{
    // custom merge-sort demo
    std::vector v{8, 2, 0, 4, 9, 8, 1, 7, 3};
    print(v, ": before sort");
    merge_sort(v.begin(), v.end());
    print(v, ": after sort\n");
 
    // merging with comparison function object and projection
    using CI = std::complex<int>;
    std::vector<CI> r{{0,1}, {0,2}, {0,3}, {1,1}, {1,2}};
    const auto middle{std::ranges::next(r.begin(), 3)};
    auto comp{std::ranges::less{}};
    auto proj{[](CI z) { return z.imag(); }};
 
    print(r, ": before merge", middle - r.begin());
    std::ranges::inplace_merge(r, middle, comp, proj);
    print(r, ": after merge");
}

输出

8 2 0 4 9 8 1 7 3 : before sort
0 1 2 3 4 7 8 8 9 : after sort
 
(0,1) (0,2) (0,3) │ (1,1) (1,2) : before merge
(0,1) (1,1) (0,2) (1,2) (0,3) : after merge

[edit] 参见

ranges::merge (C++20)	合并两个排序范围 (niebloid)[edit]
ranges::set_union (C++20)	计算两个集合的并集 (niebloid)[edit]
ranges::is_sorted (C++20)	检查范围是否按升序排序 (niebloid)[edit]
ranges::sort (C++20)	将范围按升序排序 (niebloid)[edit]
inplace_merge	原地合并两个有序范围 (函数模板) [edit]

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