【C++ STL】排序算法

排序算法

排序算法是 <algorithm> 头文件的核心功能，基于高效的排序思想实现，能覆盖绝大多数排序场景。

$! 注意$
list容器需要使用本身的sort函数进行排序；

set和map容器本省有序，不需要进行排序操作。

通用全量排序

std::sort(相等元素可能会产生位置变化)

默认升序排序，可以自定义排序规则。关键点：随机访问迭代器 （支持 []/+= 操作），因此不支持 list/forward_list。

对象排序需要重载/<运算符

细节：

初始用快速排序，递归深度超过 2logn 时切堆排序（避免快排最坏 O (n²)）；
无额外空间开销（原地排序）。
子数组长度 < 16 时切插入排序（小数据插排效率更高）；

c++ 复制代码

vector<int> v = { 7, 5, 6, 8, 4, 2, 1 };

// 默认排序规则，升序排列
sort(v.begin(), v.end());
	
for (int i : v)
{
	cout << i << " ";		// 1 2 4 5 6 7 8
}
cout << endl;

基础数据类型指定降序排序方法1

c++ 复制代码

vector<int> v = { 7, 5, 6, 8, 4, 2, 1 };

// 基础数据类型指定降序排列
sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());
	
for (int i : v)
{
	cout << i << " ";		// 8 7 6 5 4 2 1
}
cout << endl;

基础数据类型指定降序排序方法2

c++ 复制代码

bool comInt(int a, int b)
{
	return a > b;
}

int main()
{
	vector<int> v = { 7, 5, 6, 8, 4, 2, 1 };

	// 基础数据类型指定降序排列，自定义排序函数
	sort(v.begin(), v.end(), comInt);
	
	for (int i : v)
	{
		cout << i << " ";		// 8 7 6 5 4 2 1
	}
	cout << endl;

	return EXIT_SUCCESS;
};

基础数据类型指定降序排序方法3

c++ 复制代码

vector<int> v = { 7, 5, 6, 8, 4, 2, 1 };

// 基础数据类型指定降序排列,lambda表达式
sort(v.begin(), v.end(), [](int a, int b) {return a > b; });
	
for (int i : v)
{
	cout << i << " ";		// 8 7 6 5 4 2 1
}
cout << endl;

对象排序方法1，重载<运算符

c++ 复制代码

class Person {
public:
	Person(int id, string name)
	{
		this->id = id;
		this->name = name;
	}

	bool operator<(const Person& p)
	{
		// 如果按照id倒序排序，这里只需要改成return this->id > p.id;
		return this->id > p.id;
	}

public:
	int id;
	string name;
};

int main()
{
	vector<Person> v;
	v.push_back(Person(1, "zs"));
	v.push_back(Person(2, "ls"));
	v.push_back(Person(3, "wz"));

	
	sort(v.begin(), v.end());
	
	for (Person p : v)
	{
		cout << p.name << " ";		// 8 7 6 5 4 2 1
	}
	cout << endl;

	return EXIT_SUCCESS;
};

对象排序方法2，使用lambda表达式

c++ 复制代码

vector<Person> v;
v.push_back(Person(1, "zs"));
v.push_back(Person(2, "ls"));
v.push_back(Person(3, "wz"));

	
sort(v.begin(), v.end(), [](const Person& p1, const Person& p2) {
	return p1.id > p2.id;
	});
	
for (Person p : v)
{
	cout << p.name << " ";		// 8 7 6 5 4 2 1
}
cout << endl;

stable_sort(保留相等元素顺序)

细节：

基于归并排序，需要 O (n) 额外空间（若内存不足会退化为 O (n log n) 时间 + O (1) 空间，但效率略降）；
相等元素的相对位置完全保留。
使用方法和sort相同

部分排序

不需要全量排序，只需要「前 k 个最小 / 最大元素」，比全排序更高效（时间复杂度 O (n log k)）。

std::partial_sort 前 k 个元素有序，剩余无序

std::partial_sort_copy 排序后拷贝到新容器，适用于原容器不可修改，需输出到新容器

特殊容器排序

std::set/std::map，底层使用红黑树默认排序升序，可以在定义时指定排序规则；

unordered_set/unordered_map，底层使用hash表无序，可以转存到vector后进行排序；

结束语

通用排序 ：优先用 std::sort（高效），需稳定性用 stable_sort，链表用 list::sort；
部分排序 ：仅需前 k 个元素用 partial_sort，比全排序更高效；
自定义规则：用 lambda 表达式，严格遵守「严格弱序」（只用 </>，不用 <= />=）；
特殊容器：set/map 定义时指定排序规则，无序容器转 vector 后排序。