std::ranges::rotate

定义在头文件 `<algorithm>` 中
调用签名
template< std::permutable I, std::sentinel_for<I> S > constexpr ranges::subrange<I> rotate( I first, I middle, S last );	(1)	(自 C++20)
template< ranges::forward_range R > requires std::permutable<ranges::iterator_t<R>> constexpr ranges::borrowed_subrange_t<R> rotate( R&& r, ranges::iterator_t<R> middle );	(2)	(自 C++20)

1) 对元素范围执行左旋转。具体来说，ranges::rotate 交换范围 [first, last) 中的元素，使元素 *middle 成为新范围的第一个元素，而 *(middle - 1) 成为最后一个元素。

如果 [first, last) 不是有效范围，或 middle 不在 [first, last) 中，则行为未定义。

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

此页面上描述的函数式实体是niebloids，即

调用任何实体时，都不能指定显式模板参数列表。
它们都不对与参数相关的查找可见。
当它们中的任何一个通过正常的非限定查找作为函数调用运算符左侧的名称被找到时，与参数相关的查找被禁止。

在实践中，它们可以作为函数对象实现，或使用特殊的编译器扩展实现。

[编辑] 参数

first, last	-	要旋转的元素范围
r	-	要旋转的元素范围
middle	-	指向应该出现在旋转范围开头的元素的迭代器

[编辑] 返回值

{new_first, last}，其中new_first 等于 ranges::next(first, ranges::distance(middle, last))，并指定由 first 指示的元素的新位置。

[编辑] 复杂度

最坏情况下线性：ranges::distance(first, last) 次交换。

[编辑] 备注

如果 I 模仿 bidirectional_iterator 或（更好）random_access_iterator，那么 ranges::rotate 在常见的实现中效率更高。

实现（例如，MSVC STL）可能在迭代器类型模仿 contiguous_iterator 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。

[编辑] 可能的实现

另请参阅 libstdc++ 和 MSVC STL 中的实现。

struct rotate_fn
{
    template<std::permutable I, std::sentinel_for<I> S>
    constexpr ranges::subrange<I>
        operator()(I first, I middle, S last) const
    {
        if (first == middle)
        {
            auto last_it = ranges::next(first, last);
            return {last_it, last_it};
        }
        if (middle == last)
            return {std::move(first), std::move(middle)};
 
        if constexpr (std::bidirectional_iterator<I>)
        {
            ranges::reverse(first, middle);
            auto last_it = ranges::next(first, last);
            ranges::reverse(middle, last_it);
 
            if constexpr (std::random_access_iterator<I>)
            {
                ranges::reverse(first, last_it);
                return {first + (last_it - middle), std::move(last_it)};
            }
            else
            {
                auto mid_last = last_it;
                do
                {
                    ranges::iter_swap(first, --mid_last);
                    ++first;
                }
                while (first != middle && mid_last != middle);
                ranges::reverse(first, mid_last);
 
                if (first == middle)
                    return {std::move(mid_last), std::move(last_it)};
                else
                    return {std::move(first), std::move(last_it)};
            }
        }
        else
        { // I is merely a forward_iterator
            auto next_it = middle;
            do
            { // rotate the first cycle
                ranges::iter_swap(first, next_it);
                ++first;
                ++next_it;
                if (first == middle)
                    middle = next_it;
            }
            while (next_it != last);
 
            auto new_first = first;
            while (middle != last)
            { // rotate subsequent cycles
                next_it = middle;
                do
                {
                    ranges::iter_swap(first, next_it);
                    ++first;
                    ++next_it;
                    if (first == middle)
                        middle = next_it;
                }
                while (next_it != last);
            }
 
            return {std::move(new_first), std::move(middle)};
        }
    }
 
    template<ranges::forward_range R>
    requires std::permutable<ranges::iterator_t<R>>
    constexpr ranges::borrowed_subrange_t<R>
        operator()(R&& r, ranges::iterator_t<R> middle) const
    {
        return (*this)(ranges::begin(r), std::move(middle), ranges::end(r));
    }
};
 
inline constexpr rotate_fn rotate {};

[编辑] 示例

ranges::rotate 是许多算法中常见的构建块。本示例演示了插入排序。

运行此代码

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <numeric>
#include <string>
#include <vector>
 
int main()
{
    std::string s(16, ' ');
 
    for (int k {}; k != 5; ++k)
    {
        std::iota(s.begin(), s.end(), 'A');
        std::ranges::rotate(s, s.begin() + k);
        std::cout << "Rotate left (" << k << "): " << s << '\n';
    }
    std::cout << '\n';
 
    for (int k {}; k != 5; ++k)
    {
        std::iota(s.begin(), s.end(), 'A');
        std::ranges::rotate(s, s.end() - k);
        std::cout << "Rotate right (" << k << "): " << s << '\n';
    }
 
    std::cout << "\nInsertion sort using `rotate`, step-by-step:\n";
 
    s = {'2', '4', '2', '0', '5', '9', '7', '3', '7', '1'};
 
    for (auto i = s.begin(); i != s.end(); ++i)
    {
        std::cout << "i = " << std::ranges::distance(s.begin(), i) << ": ";
        std::ranges::rotate(std::ranges::upper_bound(s.begin(), i, *i), i, i + 1);
        std::cout << s << '\n';
    }
    std::cout << (std::ranges::is_sorted(s) ? "Sorted!" : "Not sorted.") << '\n';
}

输出

Rotate left (0): ABCDEFGHIJKLMNOP
Rotate left (1): BCDEFGHIJKLMNOPA
Rotate left (2): CDEFGHIJKLMNOPAB
Rotate left (3): DEFGHIJKLMNOPABC
Rotate left (4): EFGHIJKLMNOPABCD
 
Rotate right (0): ABCDEFGHIJKLMNOP
Rotate right (1): PABCDEFGHIJKLMNO
Rotate right (2): OPABCDEFGHIJKLMN
Rotate right (3): NOPABCDEFGHIJKLM
Rotate right (4): MNOPABCDEFGHIJKL
 
Insertion sort using `rotate`, step-by-step:
i = 0: 2420597371
i = 1: 2420597371
i = 2: 2240597371
i = 3: 0224597371
i = 4: 0224597371
i = 5: 0224597371
i = 6: 0224579371
i = 7: 0223457971
i = 8: 0223457791
i = 9: 0122345779
Sorted!

[编辑] 另请参阅

ranges::rotate_copy (C++20)	复制并旋转元素范围 (niebloid)[编辑]
ranges::reverse (C++20)	反转范围内元素的顺序 (niebloid)[编辑]
rotate	旋转范围内元素的顺序 (函数模板) [编辑]

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