C++11标准模板（STL）- 算法（std::lexicographical_compare）

news2024/7/6 19:40:06 
定义于头文件 <algorithm>

算法库提供大量用途的函数（例如查找、排序、计数、操作），它们在元素范围上操作。注意范围定义为 [first, last) ，其中 last 指代要查询或修改的最后元素的后一个元素。

当一个范围按字典顺序小于另一个范围时，返回 true

std::lexicographical_compare
template< class InputIt1, class InputIt2 >

bool lexicographical_compare( InputIt1 first1, InputIt1 last1,

                              InputIt2 first2, InputIt2 last2 );		(1)(C++20 前)
template< class InputIt1, class InputIt2 >

constexpr bool lexicographical_compare( InputIt1 first1, InputIt1 last1,

                                        InputIt2 first2, InputIt2 last2 );		(C++20 起)
template< class ExecutionPolicy, class ForwardIt1, class ForwardIt2 >

bool lexicographical_compare( ExecutionPolicy&& policy, ForwardIt1 first1, ForwardIt1 last1,

                              ForwardIt2 first2, ForwardIt2 last2 );		(2)(C++17 起)
template< class InputIt1, class InputIt2, class Compare >

bool lexicographical_compare( InputIt1 first1, InputIt1 last1,
                              InputIt2 first2, InputIt2 last2,

                              Compare comp );		(3)(C++20 前)
template< class InputIt1, class InputIt2, class Compare >

constexpr bool lexicographical_compare( InputIt1 first1, InputIt1 last1,
                                        InputIt2 first2, InputIt2 last2,

                                        Compare comp );		(C++20 起)
template< class ExecutionPolicy, class ForwardIt1, class ForwardIt2, class Compare >

bool lexicographical_compare( ExecutionPolicy&& policy, ForwardIt1 first1, ForwardIt1 last1,
                              ForwardIt2 first2, ForwardIt2 last2,

                              Compare comp );		(4)(C++17 起)

检查第一个范围 [first1, last1) 是否按字典序小于第二个范围 [first2, last2) 。

1) 用 operator< 比较元素。

3) 用给定的二元比较函数 comp 比较函数。

2,4) 同 (1,3) ，但按照 policy 执行。这些重载仅若 std::is_execution_policy_v<std::decay_t<ExecutionPolicy>> 为 true 才参与重载决议。

字典序比较是拥有下列属性的操作：

  • 逐元素比较二个范围。
  • 首个不匹配元素定义范围是否按字典序小于或大于另一个。
  • 若一个范围是另一个的前缀，则较短的范围小于另一个。
  • 若二个范围拥有等价元素和相同长度，则范围按字典序相等。
  • 空范围按字典序小于任何非空范围。
  • 二个空范围按字典序相等。

参数

first1, last1-要检验的第一个元素范围
first2, last2-要检验的第二个元素范围
policy-所用的执行策略。细节见执行策略。
comp-比较函数对象（即满足比较 (Compare) 要求的对象），若首个参数小于第二个，则返回 ​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 & ，亦不允许 Type1 ，除非 Type1 的移动等价于复制 (C++11 起)）。
类型 Type1 与 Type2 必须使得 InputIt1 与 InputIt2 类型的对象在解引用后能隐式转换到 Type1 与 Type2 两者。 ​

类型要求
- InputIt1, InputIt2 必须满足遗留输入迭代器 (LegacyInputIterator) 的要求。
- ForwardIt1, ForwardIt2 必须满足遗留向前迭代器 (LegacyForwardIterator) 的要求。

返回值

若第一范围按字典序小于第二个则为 true 。

复杂度

至多应用 2·min(N1, N2) 次比较运算，其中 N1 = std::distance(first1, last1) 而 N2 = std::distance(first2, last2) 。

异常

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

  • 若作为算法一部分调用的函数的执行抛出异常，且 ExecutionPolicy 为标准策略之一，则调用 std::terminate 。对于任何其他 ExecutionPolicy ，行为是实现定义的。
  • 若算法无法分配内存，则抛出 std::bad_alloc 。

可能的实现

版本一

template<class InputIt1, class InputIt2>
bool lexicographical_compare(InputIt1 first1, InputIt1 last1,
                             InputIt2 first2, InputIt2 last2)
{
    for ( ; (first1 != last1) && (first2 != last2); ++first1, (void) ++first2 ) {
        if (*first1 < *first2) return true;
        if (*first2 < *first1) return false;
    }
    return (first1 == last1) && (first2 != last2);
}

版本二

template<class InputIt1, class InputIt2, class Compare>
bool lexicographical_compare(InputIt1 first1, InputIt1 last1,
                             InputIt2 first2, InputIt2 last2,
                             Compare comp)
{
    for ( ; (first1 != last1) && (first2 != last2); ++first1, (void) ++first2 ) {
        if (comp(*first1, *first2)) return true;
        if (comp(*first2, *first1)) return false;
    }
    return (first1 == last1) && (first2 != last2);
}

调用示例

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <functional>
#include <vector>
#include <iterator>
#include <time.h>

using namespace std;

struct Cell
{
    int x;
    int y;

    Cell &operator +=(const Cell &cell)
    {
        x += cell.x;
        y += cell.y;
        return *this;
    }

    bool operator <(const Cell &cell) const
    {
        if (x == cell.x)
        {
            return y < cell.y;
        }
        else
        {
            return x < cell.x;
        }
    }

    bool operator ==(const Cell &cell) const
    {
        return x == cell.x && y == cell.y;
    }
};

std::ostream &operator<<(std::ostream &os, const Cell &cell)
{
    os << "{" << cell.x << "," << cell.y << "}";
    return os;
}

int main()
{
    std::mt19937 g{std::random_device{}()};

    srand((unsigned)time(NULL));;

    std::cout << std::boolalpha;

    auto func1 = []()
    {
        int n = std::rand() % 10 + 100;
        Cell cell{n, n};
        return cell;
    };

    // 初始化cells1
    vector<Cell> cells1(3);
    std::generate(cells1.begin(), cells1.end(), func1);

    // 初始化cells2
    vector<Cell> cells2(3);
    std::copy(cells1.begin(), cells1.end(), cells2.begin());

    // 1) 用 operator< 比较元素。
    while (!std::lexicographical_compare(cells1.begin(), cells1.end(), cells2.begin(), cells2.end()))
    {
        // 打印cells1
        std::cout << "cells1:   ";
        std::copy(cells1.begin(), cells1.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));

        std::cout << ">= ";

        // 打印cells2
        std::cout << "cells2:   ";
        std::copy(cells2.begin(), cells2.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
        std::cout << std::endl;

        // 打乱容器顺序
        std::shuffle(cells1.begin(), cells1.end(), g);
        std::shuffle(cells2.begin(), cells2.end(), g);
    }

    // 打印cells1
    std::cout << "cells1:   ";
    std::copy(cells1.begin(), cells1.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));

    std::cout << "<  ";

    // 打印cells2
    std::cout << "cells2:   ";
    std::copy(cells2.begin(), cells2.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));

    std::cout << std::endl;
    std::cout << std::endl;
    std::cout << std::endl;


    auto comp = [](const Cell & a, const Cell & b)
    {
        if (a.x == b.x)
        {
            return a.y < b.y;
        }
        return a.x < b.x;
    };

    // 初始化cells3
    vector<Cell> cells3(3);
    std::generate(cells3.begin(), cells3.end(), func1);

    // 初始化cells4
    vector<Cell> cells4(3);
    std::copy(cells3.begin(), cells3.end(), cells4.begin());

    // 3) 用给定的二元比较函数 comp 比较函数。
    while (!std::lexicographical_compare(cells3.begin(), cells3.end(), cells4.begin(), cells4.end(), comp))
    {
        // 打印cells3
        std::cout << "cells3:   ";
        std::copy(cells3.begin(), cells3.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));

        std::cout << ">= ";

        // 打印cells4
        std::cout << "cells4:   ";
        std::copy(cells4.begin(), cells4.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
        std::cout << std::endl;

        // 打乱容器顺序
        std::shuffle(cells3.begin(), cells3.end(), g);
        std::shuffle(cells2.begin(), cells2.end(), g);
    }

    // 打印cells3
    std::cout << "cells3:   ";
    std::copy(cells3.begin(), cells3.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));

    std::cout << "<  ";

    // 打印cells4
    std::cout << "cells4:   ";
    std::copy(cells4.begin(), cells4.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

输出

 

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