stl中的sort函数

stl中的sort函数
一、简介
STL中的sort函数是一个非常常用的算法，用于对容器中的元素进行
排序。

它可以对数组、vector、deque等容器进行排序，并且支持自
定义比较函数。

本文将详细介绍STL中的sort函数，包括其使用方法、时间复杂度、稳定性等。

二、使用方法
sort函数的使用非常简单，只需要包含头文件<algorithm>即可。

下
面是sort函数的基本语法：
```
template<class RandomAccessIterator>
void sort(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last);
template<class RandomAccessIterator, class Compare>
void sort(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last, Compare comp);
其中，第一个参数first和第二个参数last分别表示要排序的区间的起始位置和结束位置。

注意，这里要求传入的迭代器必须是随机访问迭
代器（Random Access Iterator），因为sort函数需要随机访问元素。

例如，对于vector<int> v来说，可以使用v.begin()和v.end()作为
参数传入sort函数。

第二个版本的sort函数还接受一个可选参数comp，表示自定义比较
函数。

如果不传入该参数，则默认使用operator<进行比较。

下面是一个示例代码：
```
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;
bool cmp(int a, int b) {
return a > b;
}
int main() {
vector<int> v = {4, 2, 1, 5, 3};
sort(v.begin(), v.end()); // 默认使用operator<
for (int x : v) {
cout << x << " ";
}
cout << endl;
sort(v.begin(), v.end(), cmp); // 使用自定义比较函数
for (int x : v) {
cout << x << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
```
上面的示例代码中，我们首先创建了一个vector<int> v，并将其初始化为{4, 2, 1, 5, 3}。

然后，我们分别使用sort函数进行排序，第一次使用默认的operator<进行比较，第二次使用自定义的cmp函数进行比较。

最后输出排序结果。

三、时间复杂度
sort函数的时间复杂度为O(nlogn)，其中n为要排序的元素个数。

这是因为sort函数采用了快速排序（Quick Sort）算法来实现。

快速排序是一种基于分治思想的高效排序算法，其平均时间复杂度为
O(nlogn)，最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)。

需要注意的是，sort函数在处理小规模数据时（通常小于16个元素）会采用插入排序（Insertion Sort）来优化性能。

插入排序虽然时间复杂度较高（最坏情况下为O(n^2)，平均情况下为O(nlogn)），但对于小规模数据来说非常高效。

四、稳定性
sort函数默认是不稳定的，即在排序过程中可能会改变相等元素的相对顺序。

例如，对于{3, 2, 3, 1}这个数组进行排序，使用默认的operator<进行比较时，得到的结果可能是{1, 2, 3, 3}或者{2, 1, 3, 3}等。

这是因为快速排序算法在每一轮划分时只保证pivot左边的元素都小于等于pivot，右边的元素都大于等于pivot，而没有保证左右两边元素之间的相对顺序。

如果需要保持相等元素之间的顺序不变，则可以使用稳定排序算法
（如归并排序）或者自定义比较函数来实现。

例如，可以定义一个自定义比较函数cmp，在比较两个元素大小时先比较其值是否相等，如果相等则再比较它们在原数组中出现的位置。

下面是一个示例代码：
```
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;
bool cmp(int a, int b) {
if (a == b) {
return false; // 相等则不交换
}
return a < b;
}
int main() {
vector<int> v = {3, 2, 3, 1};
stable_sort(v.begin(), v.end(), cmp); // 使用自定义比较函数
for (int x : v) {
cout << x << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
```
上面的示例代码中，我们使用了一个自定义比较函数cmp，在比较两个元素大小时先判断其值是否相等，如果相等则返回false，表示不交换它们的位置。

这样就可以保持相等元素之间的顺序不变。

五、总结
本文介绍了STL中的sort函数，包括其使用方法、时间复杂度、稳定性等。

sort函数是一个非常常用的算法，可以对容器中的元素进行排序，并且支持自定义比较函数。

需要注意的是，sort函数默认是不稳定的，在处理相等元素时可能会改变它们之间的相对顺序。

如果需要保持相等元素之间的顺序不变，则可以使用稳定排序算法或者自定义比较函数来实现。