C++中使用sort對常見容器排序

範中豪發表於2021-05-20
C++排序

本文主要解決以下問題

  1. STL中sort的使用方法
  2. 使用sort對vector的排序
  3. 使用sort對map排序
  4. 使用sort對list排序

STL中sort的使用方法

C++ STL 標準庫中的 sort() 函式，本質就是一個模板函式。該函式專門用來對容器或普通陣列中指定範圍內的元素進行排序，排序規則預設以元素值的大小做升序排序，除此之外我們也可以選擇標準庫提供的其它排序規則（比如std::greater降序排序規則），甚至還可以自定義排序規則。

值得一提的是，sort() 函式位於標頭檔案中，因此在使用該函式前，程式中應包含如下語句：

#include <algorithm>

sort() 函式有 2 種用法，其語法格式分別為：

//對 [first, last) 區域內的元素做預設的升序排序
void sort (RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last);
//按照指定的 comp 排序規則，對 [first, last) 區域內的元素進行排序
void sort (RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last, Compare comp);

其中，first 和 last 都為隨機訪問迭代器，它們的組合 [first, last) 用來指定要排序的目標區域；另外在第 2 種格式中，comp 可以是 C++ STL 標準庫提供的排序規則（比如 std::greater），也可以是自定義的排序規則。

陣列排序樣例：

#include <algorithm>
#include <algorithm>

using namespace std;

int main(){
    int arr[] = {2,6,3,5,4,8,1,0,9,10};
    sort(arr, arr+10);
    for(int i = 0;i < 10;i++)
        cout << arr[i] << " ";
}
// out
/*
0 1 2 3 4 5 6 8 9 10
*/

使用 STL 標準庫提供的排序規則

int main(){
    int arr[] = {2,6,3,5,4,8,1,0,9,10};
    sort(arr, arr+10, std::greater<int>());
    for(int i = 0;i < 10;i++)
        cout << arr[i] << " ";
    cout << endl;
    sort(arr, arr+10, std::less<int>());
    for(int i = 0;i < 10;i++)
        cout << arr[i] << " ";
}
// out
/*
10 9 8 6 5 4 3 2 1 0
0 1 2 3 4 5 6 8 9 10
*/

使用自定義比較器

bool cmp(const int a, const int b){
    return a < b;
}
int main(){
    int arr[] = {2,6,3,5,4,8,1,0,9,10};
    sort(arr, arr+10, cmp);
    for(int i = 0;i < 10;i++)
        cout << arr[i] << " ";
}
// out
/*
0 1 2 3 4 5 6 8 9 10
*/

使用 lambda 表示式自定義比較器

int main(){
    int arr[] = {2,6,3,5,4,8,1,0,9,10};
    sort(arr, arr+10, [](const int a, const int b){
         return a < b;
         });
    for(int i = 0;i < 10;i++)
        cout << arr[i] << " ";
}
// out
/*
0 1 2 3 4 5 6 8 9 10
*/

使用sort對vector的排序

在 C++ 中幾乎操作vector時，幾乎可以視作是在運算元組，可以將vector看作對陣列的封裝。因此，使用sort對vector進行排序時完全可以遵循上面使用sort對陣列的排序方法。

一維vector排序

int main(){
    vector<int> vec = {2,6,3,5,4,8,1,0,9,10};
    sort(vec.begin(), vec.end());
    for(int item: vec)
        cout << item << " ";
    return 0;
}
// out
/*
0 1 2 3 4 5 6 8 9 10
*/

二維vector排序。陣列儲存一系列的座標，先按照第二維進行升序排列，再按照第一維升序排列

int main(){
    vector<vector<int>> vvi = {{9,1}, {2,3}, {8,7}, {6,2}, {5,2}};

    sort(vvi.begin(), vvi.end(), [](const vector<int>& v1, const vector<int>& v2){
         if(v1[1] < v2[1]) return true;
         else if(v1[1] == v2[1]) return v1[0] < v2[0];
         else return false;
         });

    for(vector<int> v: vvi){
        for(int item: v){
            cout << item << " ";
        }
        cout << endl;
    }

    return 0;
}
// out
/*
9 1
5 2
6 2
2 3
8 7
*/

使用sort對map排序

map是用來存放<key, value>鍵值對的資料結構，可以很方便快速的根據key查到相應的value，map本身的實現方式內含了比較器的設定，只要我們在map初始化的時候傳入比較器，即可完成對應的排序。

定義包含水果及其個數的map，按照水果名稱字典序進行排序 （按key排序）

#include<map>

using namespace std;

int main(){
    map<string, int, less<string>> msi;
    msi["apple"] = 5;
    msi["watermelon"] = 2;
    msi["pear"] = 3;
    msi["peach"] = 6;
    msi["cherry"] = 10;

    for(auto item: msi)
        cout << item.first << " " << item.second << endl;

    return 0;
}
// out
/*
apple 5
cherry 10
peach 6
pear 3
watermelon 2
*/

定義包含水果及其個數的map，按照水果個數進行排序，當水果個數相同時，按照水果名稱字典序排序 （將map轉為vector進行排序）

bool cmp(const pair<string, int>& a, const pair<string, int>& b){
    if(a.second < b.second) return true;
    else if(a.second == b.second) return a.first < b.first;
    else return false;
}
int main(){
    map<string, int> msi;
    msi["apple"] = 5;
    msi["watermelon"] = 2;
    msi["pear"] = 3;
    msi["peach"] = 5;
    msi["cherry"] = 10;

    vector<pair<string, int>> vpi(msi.begin(), msi.end());
    sort(vpi.begin(), vpi.end(), cmp);

    for(auto item: vpi){
        cout << item.first << " " << item.second << endl;
    }

    return 0;
}
// out
/*
watermelon 2
pear 3
apple 5
peach 5
cherry 10
*/

使用sort對list排序

sort() 函式模板定義在標頭檔案 algorithm 中，要求使用隨機訪問迭代器。但 list 容器並不提供隨機訪問迭代器，只提供雙向迭代器，因此不能對 list 中的元素使用 sort() 演算法。但是，還是可以進行元素排序，因為 list 模板定義了自己的 sort() 函式。sort() 有兩個版本：無參 sort() 函式將所有元素升序排列。第二個版本的 sort() 接受一個函式物件或 lambda 表示式作為引數，這兩種引數都定義一個斷言用來比較兩個元素。

list排序示例

int main(){
    list<string> ls = {"one", "two", "three"};
    ls.sort([](const string& a, const string& b){
                return a < b;
            });
    for(string item: ls) cout << item << " ";

    return 0;
}
// out
/*
one three two
*/

參考文獻

C++中SORT函式使用方法

C++ sort()排序函式用法詳解

C++ Lambda表示式詳解

STL-map的簡單用法

C++ STL中Map的按Key排序和按Value排序

C++ list(STL list)排序及合併元素方法詳解

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