std::nth_element

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<tbody> </tbody>
在标头 <algorithm> 定义
template< class RandomIt > void nth_element( RandomIt first, RandomIt nth, RandomIt last );
 (1) (C++20 起为 constexpr)
template< class ExecutionPolicy, class RandomIt > void nth_element( ExecutionPolicy&& policy, RandomIt first, RandomIt nth, RandomIt last );
 (2) (C++17 起)
template< class RandomIt, class Compare > void nth_element( RandomIt first, RandomIt nth, RandomIt last, Compare comp );
 (3) (C++20 起为 constexpr)
template< class ExecutionPolicy, class RandomIt, class Compare > void nth_element( ExecutionPolicy&& policy, RandomIt first, RandomIt nth, RandomIt last, Compare comp );
 (4) (C++17 起)
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nth_element 会重排 [first, last) 中的元素，使得在重排后：

  • nth 指向的元素被更改为假如 [first, last) 已排序则该位置会出现的元素。
  • [first, nth) 中的每个迭代器 i 和 [nth, last) 中的每个迭代器 j 满足以下条件：
1,2) bool(*j < *i)(C++20 前)std::less{}(*j, *i)(C++20 起) 是 false。
3,4) bool(comp(*j, *i)) 是 false。


1) 假设按 operator<(C++20 前)std::less{}(C++20 起) 进行排序。
3) 假设按 comp 进行排序。
2,4) 同 (1,3)，但按照 policy 执行。
这些重载只有在满足以下所有条件时才会参与重载决议：

std::is_execution_policy_v<std::decay_t<ExecutionPolicy>> 是 true。

(C++20 前)

std::is_execution_policy_v<std::remove_cvref_t<ExecutionPolicy>> 是 true。

(C++20 起)

如果满足以下任意条件，那么行为未定义：

(C++11 前)
(C++11 起)

参数

first, last - 要部分排序的元素范围的迭代器对
nth - 定义排序划分点的随机访问迭代器
policy - 所用的执行策略
comp - 比较函数对象（即满足比较 (Compare) 概念的对象），在第一参数小于（即先 序于）第二参数时返回 ​true。

比较函数的签名应等价于如下：

bool cmp(const Type1 &a, const Type2 &b);

虽然签名不必有 const&，函数也不能修改传递给它的对象，而且必须接受（可为 const 的）类型 Type1 与 Type2 的值，无关乎值类别（从而不允许 Type1& ，也不允许 Type1，除非 Type1 的移动等价于复制(C++11 起)）。
类型 Type1 与 Type2 必须使得 RandomIt 类型的对象能在解引用后隐式转换到这两个类型。 ​

类型要求
-
RandomIt 必须满足老式随机访问迭代器 (LegacyRandomAccessIterator) 。
-
Compare 必须满足比较 (Compare) 。

复杂度

给定 N 为 last - first：

1) 平均应用 O(N) 次operator<(C++20 前)std::less{}(C++20 起) 进行比较
2) 应用 O(N) 次operator<(C++20 前)std::less{}(C++20 起) 进行比较，并且交换 O(N·log(N)) 次。
3) 平均应用 O(N) 次比较函数 comp。
4) 应用 O(N) 次比较函数 comp，并且交换 O(N·log(N)) 次。

异常

拥有名为 ExecutionPolicy 的模板形参的重载按下列方式报告错误：

  • 如果作为算法一部分调用的函数的执行抛出异常，且 ExecutionPolicy 是标准策略之一，那么调用 std::terminate。对于任何其他 ExecutionPolicy，行为由实现定义。
  • 如果算法无法分配内存，那么抛出 std::bad_alloc。

可能的实现

参阅 libstdc++、libc++ 与 MSVC STL 中的实现。

注解

典型地使用内省选择算法，但也允许其他拥有适合平均情况复杂度的选择算法。

示例

运行此代码
#include <algorithm>
#include <cassert>
#include <functional>
#include <iostream>
#include <numeric>
#include <vector>

void printVec(const std::vector<int>& vec)
{
    std::cout << "v = {";
    for (char sep[]{0, ' ', 0}; const int i : vec)
        std::cout << sep << i, sep[0] = ',';
    std::cout << "};\n";
}

int main()
{
    std::vector<int> v{5, 10, 6, 4, 3, 2, 6, 7, 9, 3};
    printVec(v);
    
    auto m = v.begin() + v.size() / 2;
    std::nth_element(v.begin(), m, v.end());
    std::cout << "\n中值为 " << v[v.size() / 2] << '\n';
    // 之后导致第 N 个前后的元素互不相等
    assert(std::accumulate(v.begin(), m, 0) < std::accumulate(m, v.end(), 0));
    printVec(v);
    
    // 注意：改变了比较函数
    std::nth_element(v.begin(), v.begin() + 1, v.end(), std::greater{});
    std::cout << "\n第二大的元素是 " << v[1] << '\n';
    std::cout << "最大的元素是 " << v[0] << '\n';
    printVec(v);
}

可能的输出： 

v = {5, 10, 6, 4, 3, 2, 6, 7, 9, 3};

中值为 6
v = {3, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 7, 9, 6};

第二大的元素是 9
最大的元素是 10
v = {10, 9, 6, 7, 6, 3, 5, 4, 3, 2};

缺陷报告

下列更改行为的缺陷报告追溯地应用于以前出版的 C++ 标准。

缺陷报告 应用于 出版时的行为 正确行为
LWG 2150 C++98 重排后 nth 前只需要有一个元素不大于 nth 后的一个元素 改正要求
LWG 2163 C++98 重载 (1) 使用 operator> 比较元素 改成 operator<
P0896R4 C++98 [first, nth) 和 [nth, last) 不需要有效 其中之一无效时行为未定义

参阅

 返回范围中最大元
(函数模板) [编辑]
返回范围中最小元
(函数模板) [编辑]
复制范围中元素并部分排序
(函数模板) [编辑]
将范围中元素排序，同时保持相等元之间的顺序
(函数模板) [编辑]
将范围按升序排序
(函数模板) [编辑]
(C++20)
 将给定范围部分排序，确保其按给定元素划分
(算法函数对象) [编辑]