C++中 Sort函数详细解析

前言 

sort函数是algorithm库下的一个函数，sort函数是不稳定的，即大小相同的元素在排序后相对顺序可能发生改变，如果某些场景需要保持相同元素间的相对顺序，可使用stable_sort函数，这里不过多介绍。

一、sort函数调用的两种方式

默认: 两个参数first,last，将[first, last)区间内元素升序排列。【注意区间为左闭右开】

自定义排序: 需用户指定排序规则Compare comp,将 [first, last)区间内的元素按照用户指定的顺序排列。

二、sort函数使用场景

由于在排序过程中涉及到元素交换等操作，所以sort函数仅支持可随机访问的容器，如数组， string、vector、deque等。

三、sort函数排序原理

​ sort()并非只是普通的快速排序，除了对普通的快速排序进行优化，它还结合了插入排序和堆排序。根据不同的数量级别以及不同情况，能自动选用合适的排序方法。当数据量较大时采用快速排序，分段递归。一旦分段后的数据量小于某个阀值，为避免递归调用带来过大的额外负荷，便会改用插入排序。而如果递归层次过深，有出现最坏情况的倾向，还会改用堆排序。

​ 所以无论元素初始时为何种状态，sort()的平均排序复杂度为均为O(N*log2(N)) ，具有不错的的性能，在刷算法题时，可以直接使用sort()来对数据进行排序，而不需手动编写排序函数。

四、sort函数使用案例

1.升序排列

sort函数如果不传入第三个参数，则默认是升序排列。

#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>

using namespace std;

int main() {
    // 方式一、使用数组
    int a[10] = {9, 6, 3, 8, 5, 2, 7, 4, 1, 0};
    sort(a, a + 10);  // 10为元素个数

    for (int i = 0; i < 10; i++) cout << a[i] << ' ';		// 输出排序后数组
    cout << endl;

    // 方式二、使用 vector
    vector<int> arr = {9, 6, 3, 8, 5, 2, 7, 4, 1, 0};
    sort(arr.begin(), arr.end());  // 10为元素个数
    for (int i = 0; i < 10; i++) cout << arr[i] << ' ';	// 输出排序后数组

    return 0;
}

2.降序排列

实现方式1

实现降序排列，需传入第三个参数–比较函数，greater<type>()，这里的元素为int 类型，即函数为 greater<int>(); 如果是其他基本数据类型如float、double、long等也是同理。

#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>

using namespace std;

int main() {
    // 方式一、使用数组
    int a[10] = {9, 6, 3, 8, 5, 2, 7, 4, 1, 0};
    sort(a, a + 10, greater<int>());  // 10为元素个数

    for (int i = 0; i < 10; i++) cout << a[i] << ' ';		// 输出排序后数组
    cout << endl;	// 输出 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 

    // 方式二、使用 vector
    vector<int> arr = {9, 6, 3, 8, 5, 2, 7, 4, 1, 0};
    sort(arr.begin(), arr.end(), greater<int>()); 
    for (int i = 0; i < 10; i++) cout << arr[i] << ' ';	// 输出排序后数组

    return 0;
}

实现方式2

我们也可以使用自定义的比较函数，函数的返回值为bool类型， 例如：

bool cmp(int num1, int num2) {
    return num1 > num2;     // 可以简单理解为 > 降序排列;  <  升序排列
}

#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>

using namespace std;

bool cmp(int num1, int num2) {
    return num1 > num2;     // 可以简单理解为 >： 降序排列;  < ： 升序排列
}

int main() {
    // 一、使用数组
    int a[10] = {9, 6, 3, 8, 5, 2, 7, 4, 1, 0};
    sort(a, a + 10, cmp);  // 使用自定义排序函数

    for (int i = 0; i < 10; i++) cout << a[i] << ' ';		// 输出排序后数组
    cout << endl;	// 输出 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 

    // 二、使用 vector
    vector<int> arr = {9, 6, 3, 8, 5, 2, 7, 4, 1, 0};
    sort(arr.begin(), arr.end(), cmp);   // 使用自定义排序函数
    for (int i = 0; i < 10; i++) cout << arr[i] << ' ';	// 输出排序后数组

    return 0;
}

3.结构体排序(自定义比较函数)

​ 要对元素进行排序，前提是元素之间可以进行比较，即谁大谁小。 基本数据类型可直接进行大小比较， 但结构体元素之间的大小关系需要我们自己指定，如果不指定，则结构体之间大小关系就不确定，则不能够排序。

结构体排序案例1: 对学生信息进行排序

学生有姓名，分数两个属性,

struct Student {    // 学生结构体
    string name;    // 学生姓名
    int grade;      // 学生分数
    Student();  // 无参数构造函数
    Student(string name, int grade) : name(name), grade(grade) {};  // 有参数构造函数
};

需求： 对一个班级内的学生成绩进行排序，首先按成绩进行排序降序排列，若成绩相同，则按照姓名字典顺序升序排列。

自定义排序函数;

bool cmp(Student s1, Student s2) {  // 自定义排序
    if (s1.grade != s2.grade) {     // 如果学生成绩不相同
        return s1.grade > s2.grade; // 则按照成绩降序排列
    }
    return s1.name < s2.name;   // 否则按照姓名升序排列
}

排序代码:

#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>

using namespace std;

struct Student {    // 学生结构体
    string name;    // 学生姓名
    int grade;      // 学生分数
    Student();  // 无参数构造函数
    Student(string name, int grade) : name(name), grade(grade) {};  // 有参数构造函数
};

bool cmp(Student s1, Student s2) {  // 自定义排序
    if (s1.grade != s2.grade) {     // 如果学生成绩不同
        return s1.grade > s2.grade; // 则按照成绩降序排列
    }
    return s1.name < s2.name;   // 否则按照姓名升序排列
}

int main() {
    vector<Student> studs;
    studs.emplace_back("Bob", 80);
    studs.emplace_back("Ali", 90);
    studs.emplace_back("Ann", 85);
    studs.emplace_back("Liming", 90);
    studs.emplace_back("Trump", 79);
    studs.emplace_back("Fury", 58);
    studs.emplace_back("Jam", 62);
    studs.emplace_back("Lucy", 89);

    sort(studs.begin(), studs.end(), cmp);  // 排序
    for (int i = 0; i < studs.size(); i++) {    // 输出结果
        cout << studs[i].name << "\t" << studs[i].grade << endl;
    }
    return 0;
}

五、自定义comp函数返回true或false作用

bool cmp(int num1, int num2) {	// 实现降序排列
    return num1 > num2;	// num1大于num2时返回true，否则返回false
}

自定义函数返回值为bool类型

• 若返回true，则表示num1 与num2应该交换顺序；
• 若返回false, 则num1 与num2 保持原有顺序；

下面举例说明自定义比较函数的执行过程:

对 2, 5, 1, 3, 4 降序排列
调用cmp函数时，将5赋值给num1, 2赋值给num2 (注意顺序)
5 > 2, 返回true，num1 与 num2需进行交换；即5应该在2的前面
数组变为  5, 2, 1, 3, 4

第二次 将3赋值给num1, 1赋值给num2，
3 > 1, 返回true，num1 与 num2需进行交换；即3应该在1的前面
数组变为  5, 2, 3, 1, 4

之后经过数次的比较与交换最终排序完成。
最终得到 5 4 3 2 1 

到此这篇关于C++中 Sort函数详细解析的文章就介绍到这了,更多相关C++ Sort函数 内容请搜索猪先飞以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持猪先飞！