std::ranges:: inplace_merge

2つの連続した ソート済み 範囲 [ first , middle ) と [ middle , last ) を1つの ソート済み 範囲 [ first , last ) にマージします。

シーケンスは、コンパレータ comp および射影 proj に関して ソート済み であると言われるのは、シーケンスを指す任意のイテレータ it と、 it + n がシーケンスの要素を指す有効なイテレータであるような任意の非負整数 n に対して、 std:: invoke ( comp, std:: invoke ( proj, * ( it + n ) ) , std:: invoke ( proj, * it ) ) ) が false と評価される場合です。

このマージ関数は 安定 です。つまり、元の2つの範囲で等価な要素の場合、最初の範囲の要素（元の順序を保持）が2番目の範囲の要素（元の順序を保持）の前に配置されます。

このページで説明されている関数ライクなエンティティは、 アルゴリズム関数オブジェクト (非公式には niebloids として知られる) です。つまり：

• 明示的なテンプレート引数リストは、いずれかを呼び出す際に指定できません。
• いずれも 実引数依存の名前探索 では可視になりません。
• いずれかが関数呼び出し演算子の左側の名前として 通常の非修飾名前探索 によって見つかった場合、 実引数依存の名前探索 は抑制されます。

パラメータ

戻り値

last に等しいイテレータ。

計算量

正確に N − 1 回の比較（追加のメモリバッファが利用可能な場合）、ここで N = ranges:: distance ( first, last ) 。それ以外の場合、 \(\scriptsize \mathcal{O}(N\cdot\log{(N)})\) 𝓞(N•log(N)) 回の比較。さらに、両ケースとも比較回数の2倍の射影回数。

注記

この関数は一時バッファの割り当てを試みます。割り当てに失敗した場合、効率の低いアルゴリズムが選択されます。

実装例

この実装は、追加のメモリが利用できない場合に使用される低速なアルゴリズムのみを示しています。また、 MSVC STL および libstdc++ の実装も参照してください。

struct inplace_merge_fn
{
    template<std::bidirectional_iterator I, std::sentinel_for<I> S,
             class Comp = ranges::less, class Proj = std::identity>
    requires std::sortable<I, Comp, Proj>
    constexpr I operator()(I first, I middle, S last, Comp comp = {}, Proj proj = {}) const
    {
        I last_it = ranges::next(middle, last);
        inplace_merge_slow(first, middle, last_it,
                           ranges::distance(first, middle),
                           ranges::distance(middle, last_it),
                           std::ref(comp), std::ref(proj));
        return last_it;
    }
    template<ranges::bidirectional_range R, class Comp = ranges::less,
             class Proj = std::identity>
    requires std::sortable<ranges::iterator_t<R>, Comp, Proj>
    constexpr ranges::borrowed_iterator_t<R>
        operator()(R&& r, ranges::iterator_t<R> middle,
                   Comp comp = {}, Proj proj = {}) const
    {
        return (*this)(ranges::begin(r), std::move(middle), ranges::end(r),
                       std::move(comp), std::move(proj));
    }
private:
    template<class I, class Comp, class Proj>
    static constexpr void inplace_merge_slow(I first, I middle, I last,
                                             std::iter_difference_t<I> n1,
                                             std::iter_difference_t<I> n2,
                                             Comp comp, Proj proj)
    {
        if (n1 == 0 || n2 == 0)
            return;
        if (n1 + n2 == 2 && comp(proj(*middle), proj(*first)))
        {
            ranges::iter_swap(first, middle);
            return;
        }
        I cut1 = first, cut2 = middle;
        std::iter_difference_t<I> d1{}, d2{};
        if (n1 > n2)
        {
            d1 = n1 / 2;
            ranges::advance(cut1, d1);
            cut2 = ranges::lower_bound(middle, last, *cut1,
                                       std::ref(comp), std::ref(proj));
            d2 = ranges::distance(middle, cut2);
        }
        else
        {
            d2 = n2 / 2;
            ranges::advance(cut2, d2);
            cut1 = ranges::upper_bound(first, middle, *cut2,
                                       std::ref(comp), std::ref(proj));
            d1 = ranges::distance(first, cut1);
        }
        I new_middle = ranges::rotate(cut1, middle, cut2);
        inplace_merge_slow(first, cut1, new_middle, d1, d2,
                           std::ref(comp), std::ref(proj));
        inplace_merge_slow(new_middle, cut2, last, n1 - d1, n2 - d2,
                           std::ref(comp), std::ref(proj));
    }
};
inline constexpr inplace_merge_fn inplace_merge {};

例

#include <algorithm>
#include <complex>
#include <functional>
#include <iostream>
#include <iterator>
#include <vector>
void print(auto const& v, auto const& rem, int middle = -1)
{
    for (int i{}; auto n : v)
        std::cout << (i++ == middle ? "│ " : "") << n << ' ';
    std::cout << rem << '\n';
}
template<std::random_access_iterator I, std::sentinel_for<I> S>
requires std::sortable<I>
void merge_sort(I first, S last)
{
    if (last - first > 1)
    {
        I middle{first + (last - first) / 2};
        merge_sort(first, middle);
        merge_sort(middle, last);
        std::ranges::inplace_merge(first, middle, last);
    }
}
int main()
{
    // カスタムマージソートのデモ
    std::vector v{8, 2, 0, 4, 9, 8, 1, 7, 3};
    print(v, ": before sort");
    merge_sort(v.begin(), v.end());
    print(v, ": after sort\n");
    // 比較関数オブジェクトと射影を用いたマージ
    using CI = std::complex<int>;
    std::vector<CI> r{{0,1}, {0,2}, {0,3}, {1,1}, {1,2}};
    const auto middle{std::ranges::next(r.begin(), 3)};
    auto comp{std::ranges::less{}};
    auto proj{[](CI z) { return z.imag(); }};
    print(r, ": before merge", middle - r.begin());
    std::ranges::inplace_merge(r, middle, comp, proj);
    print(r, ": after merge");
}

8 2 0 4 9 8 1 7 3 : before sort
0 1 2 3 4 7 8 8 9 : after sort
(0,1) (0,2) (0,3) │ (1,1) (1,2) : before merge
(0,1) (1,1) (0,2) (1,2) (0,3) : after merge

関連項目