std::sort

定义于头文件 `<algorithm>`
template< class RandomIt > void sort( RandomIt first, RandomIt last );	(1)	(constexpr since C++20)
template< class ExecutionPolicy, class RandomIt > void sort( ExecutionPolicy&& policy, RandomIt first, RandomIt last );	(2)	(since C++17)
template< class RandomIt, class Compare > void sort( RandomIt first, RandomIt last, Compare comp );	(3)	(constexpr since C++20)
template< class ExecutionPolicy, class RandomIt, class Compare > void sort( ExecutionPolicy&& policy, RandomIt first, RandomIt last, Compare comp );	(4)	(since C++17)

对范围 [first, last) 中的元素进行非降序排序。不保证相等元素的顺序被保留。

1) 元素根据 operator<(直到 C++20)std::less{}(自 C++20 起) 进行排序。

3) 元素根据 comp 进行排序。

2,4) 与 (1,3) 相同，但根据 policy 执行。

这些重载仅在满足以下所有条件时才参与重载决议

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

如果满足以下任一条件，则行为未定义

*first 的类型不是 Swappable。	(直到 C++11)
`RandomIt` 不是 ValueSwappable。 first 的类型不是 MoveConstructible。 first 的类型不是 MoveAssignable。	(自 C++11 起)

[编辑] 参数

first, last	-	定义要排序元素范围的迭代器对
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)，如果第一个参数小于 (即排序在之前) 第二个参数，则返回 true。比较函数的签名应等效于以下形式 bool cmp(const Type1& a, const Type2& b); 虽然签名不需要具有 const&，但该函数不得修改传递给它的对象，并且必须能够接受类型（可能是 const）`Type1` 和 `Type2` 的所有值，而与值类别无关 (因此，不允许使用 `Type1&`，也不允许使用 `Type1`，除非对于 `Type1` 移动等同于复制(自 C++11 起))。类型 Type1 和 Type2 必须是这样的类型：可以解引用 RandomIt 类型的对象，然后隐式转换为这两种类型。
类型要求
- `RandomIt` 必须满足 LegacyRandomAccessIterator 的要求。
- `Compare` 必须满足 Compare 的要求。

[编辑] 复杂度

给定 $\scriptsize N$ $N$ 为 last - first

1,2)

O(N\cdotlog(N))

次比较，使用 operator<(直到 C++20)std::less{}(自 C++20 起)。

3,4)

O(N\cdotlog(N))

次比较器 comp 的应用。

[编辑] 异常

具有名为 ExecutionPolicy 的模板参数的重载会按如下方式报告错误

如果作为算法一部分调用的函数的执行抛出异常，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。
如果算法无法分配内存，则抛出 std::bad_alloc。

[编辑] 可能的实现

另请参见 libstdc++ 和 libc++ 中的实现。

[编辑] 注意

在 LWG713 之前，复杂度要求允许 sort() 仅使用快速排序实现，这在最坏情况下可能需要 $\scriptsize O(N^2)$ $O(N 2)$ 次比较。

内省排序可以处理所有情况，且比较次数为 $\scriptsize O(N \cdot \log(N))$ $O(N\cdotlog(N))$ (在平均情况下不会产生额外的开销)，因此通常用于实现 sort()。

libc++ 尚未实现更正后的时间复杂度要求直到 LLVM 14。

[编辑] 示例

运行此代码

#include <algorithm>
#include <array>
#include <functional>
#include <iostream>
#include <string_view>
 
int main()
{
    std::array<int, 10> s{5, 7, 4, 2, 8, 6, 1, 9, 0, 3};
 
    auto print = [&s](std::string_view const rem)
    {
        for (auto a : s)
            std::cout << a << ' ';
        std::cout << ": " << rem << '\n';
    };
 
    std::sort(s.begin(), s.end());
    print("sorted with the default operator<");
 
    std::sort(s.begin(), s.end(), std::greater<int>());
    print("sorted with the standard library compare function object");
 
    struct
    {
        bool operator()(int a, int b) const { return a < b; }
    }
    customLess;
 
    std::sort(s.begin(), s.end(), customLess);
    print("sorted with a custom function object");
 
    std::sort(s.begin(), s.end(), [](int a, int b)
                                  {
                                      return a > b;
                                  });
    print("sorted with a lambda expression");
}

输出

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 : sorted with the default operator<
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 : sorted with the standard library compare function object
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 : sorted with a custom function object
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 : sorted with a lambda expression

[编辑] 缺陷报告

以下行为变更缺陷报告被追溯应用于先前发布的 C++ 标准。

DR	应用于	已发布行为	正确行为
LWG 713	C++98	$\scriptsize O(N \cdot \log(N))$ $O(N\cdotlog(N))$ 时间复杂度仅在平均情况下要求	在最坏情况下也要求

[编辑] 参见

partial_sort	对范围的前 N 个元素进行排序 (函数模板) [编辑]
stable_sort	对一系列元素进行排序，同时保留相等元素之间的顺序 (函数模板) [编辑]
ranges::sort (C++20)	将范围排序为升序 (算法函数对象)[编辑]

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