std::ranges::next_permutation, std::ranges::next_permutation_result

定义在头文件 `<algorithm>` 中
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> constexpr next_permutation_result<I> next_permutation( I first, S last, Comp comp = {}, Proj proj = {} );	(1)	(自 C++20 起)
template< ranges::bidirectional_range R, class Comp = ranges::less, class Proj = std::identity > requires std::sortable<ranges::iterator_t<R>, Comp, Proj> constexpr next_permutation_result<ranges::borrowed_iterator_t<R>> next_permutation( R&& r, Comp comp = {}, Proj proj = {} );	(2)	(自 C++20 起)
辅助类型
template< class I > using next_permutation_result = ranges::in_found_result<I>;	(3)	(自 C++20 起)

1) 将范围 [first, last) 转换为下一个排列，其中所有排列的集合按二元比较函数对象 comp 和投影函数对象 proj 的 字典序 排序。如果存在这样的 “下一个排列”，则返回 {last, true}；否则将范围转换为字典序上的第一个排列，就好像使用 ranges::sort(first, last, comp, proj) 一样，并返回 {last, false}。

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

本页所述的类似函数的实体是 niebloids，即

在调用任何这些实体时，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。
当任何这些实体被正常无限定查找找到作为函数调用运算符左侧的名称时，依赖于参数的查找被禁止。

在实践中，它们可以作为函数对象实现，或者使用特殊的编译器扩展。

[edit] 参数

first, last	-	要进行排列的元素范围
r	-	要进行排列的元素范围
comp	-	比较函数对象，如果第一个参数小于第二个参数，则返回 true
proj	-	要应用于元素的投影

[edit] 返回值

1) ranges::next_permutation_result<I>{last, true} 如果新的排列在字典顺序上大于旧的排列。 ranges::next_permutation_result<I>{last, false} 如果达到了最后一个排列，并且范围被重置为第一个排列。

2) 与 (1) 相同，只是返回类型为 ranges::next_permutation_result<ranges::borrowed_iterator_t<R>>。

[edit] 异常

迭代器操作或元素交换抛出的任何异常。

[edit] 复杂度

最多 $\scriptsize N/2$ $N / 2$ 次交换，其中 $\scriptsize N$ $N$ 是 ranges::distance(first, last) 在 (1) 的情况下，或 ranges::distance(r) 在 (2) 的情况下。

[edit] 备注

实现（例如 MSVC STL）可能在迭代器类型模拟 contiguous_iterator 并且交换其值类型既不调用非平凡的特殊成员函数也不调用 ADL-找到的 swap 时启用向量化。

[edit] 可能的实现

struct next_permutation_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 ranges::next_permutation_result<I>
        operator()(I first, S last, Comp comp = {}, Proj proj = {}) const
    {
        // check that the sequence has at least two elements
        if (first == last)
            return {std::move(first), false};
        I i_last{ranges::next(first, last)};
        I i{i_last};
        if (first == --i)
            return {std::move(i_last), false};
        // main "permutating" loop
        for (;;)
        {
            I i1{i};
            if (std::invoke(comp, std::invoke(proj, *--i), std::invoke(proj, *i1)))
            {
                I j{i_last};
                while (!std::invoke(comp, std::invoke(proj, *i), std::invoke(proj, *--j)))
                {}
                std::iter_swap(i, j);
                std::reverse(i1, i_last);
                return {std::move(i_last), true};
            }
            // permutation "space" is exhausted
            if (i == first)
            {
                std::reverse(first, i_last);
                return {std::move(i_last), false};
            }
        }
    }
 
    template<ranges::bidirectional_range R, class Comp = ranges::less,
             class Proj = std::identity>
    requires std::sortable<ranges::iterator_t<R>, Comp, Proj>
    constexpr ranges::next_permutation_result<ranges::borrowed_iterator_t<R>>
        operator()(R&& r, Comp comp = {}, Proj proj = {}) const
    {
        return (*this)(ranges::begin(r), ranges::end(r),
                       std::move(comp), std::move(proj));
    }
};
 
inline constexpr next_permutation_fn next_permutation {};

[edit] 示例

运行这段代码

#include <algorithm>
#include <array>
#include <compare>
#include <functional>
#include <iostream>
#include <string>
 
struct S
{
    char c;
    int i;
    auto operator<=>(const S&) const = default;
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const S& s)
    {
        return os << "{'" << s.c << "', " << s.i << "}";
    }
};
 
auto print = [](auto const& v, char term = ' ')
{
    std::cout << "{ ";
    for (const auto& e : v)
        std::cout << e << ' ';
    std::cout << '}' << term;
};
 
int main()
{
    std::cout << "Generate all permutations (iterators case):\n";
    std::string s{"abc"};
    do
    {
        print(s);
    }
    while (std::ranges::next_permutation(s.begin(), s.end()).found);
 
    std::cout << "\n" "Generate all permutations (range case):\n";
    std::array a{'a', 'b', 'c'};
    do
    {
        print(a);
    }
    while (std::ranges::next_permutation(a).found);
 
    std::cout << "\n" "Generate all permutations using comparator:\n";
    using namespace std::literals;
    std::array z{"█"s, "▄"s, "▁"s};
    do
    {
        print(z);
    }
    while (std::ranges::next_permutation(z, std::greater()).found);
 
    std::cout << "\n" "Generate all permutations using projection:\n";
    std::array<S, 3> r{S{'A',3}, S{'B',2}, S{'C',1}};
    do
    {
        print(r, '\n');
    }
    while (std::ranges::next_permutation(r, {}, &S::c).found);
}

输出

Generate all permutations (iterators case):
{ a b c } { a c b } { b a c } { b c a } { c a b } { c b a }
Generate all permutations (range case):
{ a b c } { a c b } { b a c } { b c a } { c a b } { c b a }
Generate all permutations using comparator:
{ █ ▄ ▁ } { █ ▁ ▄ } { ▄ █ ▁ } { ▄ ▁ █ } { ▁ █ ▄ } { ▁ ▄ █ }
Generate all permutations using projection:
{ {'A', 3} {'B', 2} {'C', 1} }
{ {'A', 3} {'C', 1} {'B', 2} }
{ {'B', 2} {'A', 3} {'C', 1} }
{ {'B', 2} {'C', 1} {'A', 3} }
{ {'C', 1} {'A', 3} {'B', 2} }
{ {'C', 1} {'B', 2} {'A', 3} }

[edit] 参见

ranges::prev_permutation (C++20)	生成元素范围的下一个较小的字典顺序排列 (niebloid)[edit]
ranges::is_permutation (C++20)	确定一个序列是否为另一个序列的排列 (niebloid)[edit]
next_permutation	生成元素范围的下一个更大的字典顺序排列 (函数模板) [edit]
prev_permutation	生成元素范围的下一个较小的字典顺序排列 (函数模板) [edit]
is_permutation (C++11)	确定一个序列是否为另一个序列的排列 (函数模板) [edit]

编译器支持
独立和宿主
语言
标准库
标准库头文件
命名要求
功能测试宏 (C++20)
语言支持库
概念库 (C++20)
元编程库 (C++11)
诊断库
通用实用程序库
字符串库
容器库
迭代器库
范围库 (C++20)
算法库
数值库
本地化库
输入/输出库
文件系统库 (C++17)
正则表达式库 (C++11)
并发支持库 (C++11)
执行支持库 (C++26)
技术规范
符号索引
外部库

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