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c++ - 标准库分区算法

coder 2024-02-09 原文

我写了这个分区函数:

template <class I, class P> I partition(I beg, I end, P p)
{
    I first = beg;
    while(beg != end) {
        if(!p(*beg))
            beg++;
        else {
            // if(beg != first) - EDIT: add conditional to prevent swapping identical elements
            std::swap(*beg, *first);
            first++;
            beg++;
        }
    }
    return first;
}

我已经用一些输出对其进行了测试，但我没有发现任何问题。

标准库分区函数等同于:

template <class BidirectionalIterator, class UnaryPredicate>
  BidirectionalIterator partition (BidirectionalIterator first,
                                   BidirectionalIterator last, UnaryPredicate pred)
{
  while (first!=last) {
    while (pred(*first)) {
      ++first;
      if (first==last) return first;
    }
    do {
      --last;
      if (first==last) return first;
    } while (!pred(*last));
    swap (*first,*last);
    ++first;
  }
  return first;
}

后者看起来要复杂得多并且有嵌套循环。我的版本有问题吗？如果不是，为什么要使用更复杂的版本？

这是使用以下谓词的一些输出:

bool greaterthantwo(double val)
{
    return val > 2;
}

主要内容

std::vector<double> test{1,2,3,4,2,5,6,7,4,8,2,4,10};
std::vector<double>::iterator part = ::partition(test.begin(), test.end(), greaterthantwo);
for(const auto &ref:test)
    std::cout << ref << " ";
std::cout << std::endl;
for(auto it = part; it != test.end(); it++)
    std::cout << *it << " ";
std::cout << std::endl;

输出

3 4 5 6 7 4 8 4 10 2 2 2 1 
2 2 2 1

最佳答案

您的版本接近于 Nico Lomuto partition。这样的 partition 适用于 ForwardIterator 并且是半 stable (第一部分是稳定的，在某些情况下很有用)。

您引用的标准库实现版本接近于 C. A. R. Hoare 描述的partition在他的论文“Quicksort”中。它适用于 BidirectionalIterator，并不意味着任何稳定性。

让我们在以下情况下比较它们:

FTTTT

前向分区会这样进行:

FTTTT
TFTTT
TTFTT
TTTFT
TTTTF

在每次迭代中产生swap，除了第一次，而双向分区将通过以下排列:

FTTTT
TTTTF

所有迭代仅产生一次交换。

此外，在一般情况下，双向最多会进行 N/2 个swap，而 Forward 版本最多可以进行 ~N 个swap。

C++98/03 中的

std::partition 适用于 BidirectionalIterator，但在 C++11 中它们放宽了对 ForwardIterator 的要求>s(不过，它不一定是半稳定的)。复杂性要求:

Complexity: If ForwardIterator meets the requirements for a BidirectionalIterator, at most (last -first) / 2 swaps are done; otherwise at most last - first swaps are done. Exactly last - first applications of the predicate are done.

如您所见，标准库的实现最有可能将 Lomuto 的 partition 用于 ForwardIterator 和 Hoare 的 partition 用于 BidirectionalIterator s.

Alexander Stepanov在他的 Notes on Programming 中讨论了 partition 问题在Elements of Programming与 Paul McJones 合着

Live Demo 

#include <initializer_list>
#include <forward_list>
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <iterator>
#include <list>
using namespace std;

int counter = 0;

struct T
{
    int value;
    T(int x = 0) : value(x) {}
    T(const T &x)
    {
        ++counter;
        value = x.value;
    }
    T &operator=(const T &x)
    {
        ++counter;
        value = x.value;
        return *this;
    }
};
auto pred = [](const T &x){return x.value;};

template<typename Container>
void test()
{
    Container l = {0, 1, 1, 1, 1};
    counter = 0;
    partition(begin(l), end(l), pred);
    cout << "Moves count: " << counter << endl;
}

int main()
{
    test<forward_list<T>>();
    test<list<T>>();
}

输出是:

Moves count: 12
Moves count: 3

(交换是3个移动)

关于c++ - 标准库分区算法，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/19778256/

amp43codefirstBidirectionalIteratorc++algorithmvectorstl

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