STL中sort排序算法原理
1、所有sort算法介绍
所有的sort算法的参数都需要输⼊⼀个范围，[begin,end)。这⾥使⽤的迭代器(iterator)都需是随机迭代器(RadomAccessIterator), 也就是说可以随机访问的迭代器，如：it+n什么的。（partition 和stable_partition 除外）
如果需要⾃⼰定义⽐较函数，可以把定义好的仿函数(functor)作为参数传⼊。每种算法都⽀持传⼊⽐较函数。以下是所有STL sort算法函数的名字列表:
函数名功能描述
sort对给定区间所有元素进⾏排序
stable_sort 对给定区间所有元素进⾏稳定排序
partial_sort 对给定区间所有元素部分排序
partial_sort_copy 对给定区间复制并排序
读山海经
nth_element 找出给定区间的某个位置对应的元素
is_sorted 判断⼀个区间是否已经排好序
partition使得符合某个条件的元素放在前⾯
stable_partition 相对稳定的使得符合某个条件的元素放在前⾯
其中nth_element 是最不易理解的，实际上，这个函数是⽤来找出第⼏个。例如：找出包含7个元素的数组中排在中间那个数的值，此时，我可能不关⼼前⾯，也不关⼼后⾯，我只关⼼排在第四位的元素值是多少。
2、sort中的⽐较函数
当需要按照某种特定⽅式进⾏排序时，需要给sort指定⽐较函数，否则程序会⾃动提供⼀个默认⽐较函数（仿函数）。
STL中提供的仿函数列表:
名称功能描述
equal_to 相等
not_equal_to 不相等
less⼩于
greater⼤于
less_equal ⼩于等于
greater_equal ⼤于等于
需要注意的是，这些函数不是都能适⽤于你的sort算法，如何选择，决定于你的应⽤。另外，不能直接写⼊仿函数的名字，⽽是要写其重载的()函数：
less<int>()
greater<int>()
当容器元素是⼀些标准类型（int,float,char)或者string时，可以直接使⽤这些函数模板。但如果是⾃⼰定义的类型或者需要按照其他⽅式排序，可以有两种⽅法来达到效果：⼀种是⾃⼰写⽐较函数。另⼀
种是重载类型的’<’操作赋。
例⼦如下：
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;
bool cmp(int x,int y)
{
return x>y?true:fal;
}
int main()
{
int arr[5] = {3,2,5,8,4};
for(int i=0;i<5;i++)
{
cout<<arr[i]<<" ";不独子其子
}
cout<<endl;
//sort(arr,arr+5); //(1)默认从⼩到⼤排序
//sort(arr,arr+5,cmp);//(2)⽤⾃⼰定义的cmp函数排序
//sort(arr,arr+5,less<int>());//(3)⽤STL提供的仿函数。注意⽤法！
sort(arr,arr+5,greater<int>());//(4)⽤STL提供的仿函数。注意⽤法！
for(int i=0;i<5;i++)
{
cout<<arr[i]<<" ";
}
cout<<endl;
return0;
}
3、sort算法稳定性
你发现有sort和stable_sort，还有 partition 和stable_partition， 感到奇怪吧。其中的区别是，带有stable的函数可保证相等元素的原本相对次序在排序后保持不变。或许你会问，既然相等，你还管他相对位置呢，也分不清楚谁是谁了？这⾥需要弄清楚⼀个问题，这⾥的相等，是指你提供的函数表⽰两个元素相等，并不⼀定是⼀模⼀样的元素。
例如，如果你写⼀个⽐较函数:
bool less_len(const string &str1, const string &str2)味噌汤的做法
{
return str1.length() < str2.length();
}
此时，”apple” 和 “winter” 就是相等的，如果在”apple” 出现在”winter”前⾯，⽤带stable的函数排序后，他们的次序⼀定不变，如果你使⽤的是不带”stable”的函数排序，那么排序完后，”Winter”有可能在”apple”的前⾯。
4、各种排序函数
4.1 全排序： sort，stable_sort
全排序即把所给定范围所有的元素按照⼤⼩关系顺序排列。⽤于全排序的函数有：sort和stable_sort。
template <class RandomAccessIterator>
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void sort(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last);
template <class RandomAccessIterator, class StrictWeakOrdering>
void sort(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last,
StrictWeakOrdering comp);
template <class RandomAccessIterator>
void stable_sort(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last);
template <class RandomAccessIterator, class StrictWeakOrdering>
void stable_sort(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last,
StrictWeakOrdering comp);
在第1，3种形式中，sort和stable_sort都没有指定⽐较函数，系统会默认使⽤operator< 对区间[first,last)内的所有元素进⾏排序。第2, 4种形式，你可以随意指定⽐较函数，应⽤更为灵活⼀些。
sort采⽤的是成熟的”快速排序算法”(⽬前⼤部分STL版本已经不是采⽤简单的快速排序，⽽是结合内插排序算法)。可以保证很好的平均性能、复杂度为n*log(n)，由于单纯的快速排序在理论上有最差的情况，性能很低，其算法复杂度为n*n，但⽬前⼤部分的STL版本都已经在这⽅⾯做了优化，因此你可以放⼼使⽤。
stable_sort采⽤的是”归并排序”，分派⾜够内存是，其算法复杂度为n*log(n), 否则其复杂度为n*log(n)*log(n)，其优点是会保持相等元素之间的相对位置在排序前后保持⼀致。
4.2 局部排序
局部排序其实是为了减少不必要的操作⽽提供的排序⽅式。其函数原型为：partial_sort和partial_sort_copy。
template <class RandomAccessIterator>
void partial_sort(RandomAccessIterator first,
RandomAccessIterator middle,
RandomAccessIterator last);
template <class RandomAccessIterator, class StrictWeakOrdering>
void partial_sort(RandomAccessIterator first,
RandomAccessIterator middle,
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RandomAccessIterator last,
StrictWeakOrdering comp);
template <class InputIterator, class RandomAccessIterator>
RandomAccessIterator partial_sort_copy(InputIterator first, InputIterator last,
RandomAccessIterator result_first,
翻雨覆云RandomAccessIterator result_last);
template <class InputIterator, class RandomAccessIterator,
class StrictWeakOrdering>
RandomAccessIterator partial_sort_copy(InputIterator first, InputIterator last,非语言沟通的特点
RandomAccessIterator result_first,
RandomAccessIterator result_last, Compare comp);
理解了sort 和stable_sort后，再来理解partial_sort 就⽐较容易了。先看看其⽤途: 班上有10个学⽣，我想知道分数最低的5名是哪些⼈。如果没有partial_sort，你就需要⽤sort把所有⼈排好序，然后再取前5个。现在你只需要对分数最低5名排序：
partial_sort(vect.begin(), vect.begin()+5, d(),less<student>());
这样的好处知道了吗？当数据量⼩的时候可能看不出优势，如果是100万学⽣，我想找分数最少的5个⼈……
partial_sort采⽤的堆排序（heapsort），它在任何情况下的复杂度都是n*log(n). 如果你希望⽤partial_sort来实现全排序，你只要让middle=last就可以了。
partial_sort_copy其实是copy和partial_sort的组合。被排序(被复制)的数量是[first, last)和[result_first, result_last)中区间较⼩的那个。如果[result_first, result_last)区间⼤于[first, last)区间，那么partial_sort相当于copy和sort的组合。
4.3 nth_element 指定元素排序
nth_element⼀个容易看懂但解释⽐较⿇烦的排序。⽤例⼦说会更⽅便：
班上有10个学⽣，我想知道分数排在倒数第4名的学⽣。
如果要满⾜上述需求，可以⽤sort排好序，然后取第4位（因为是由⼩到⼤排), 更聪明的朋友会⽤partial_sort, 只排前4位，然后得到第4位。其实这是你还是浪费，因为前两位你根本没有必要排序，此时，你就需要nth_element:
template <class RandomAccessIterator>
void nth_element(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator nth,
RandomAccessIterator last);
template <class RandomAccessIterator, class StrictWeakOrdering>
void nth_element(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator nth,
RandomAccessIterator last, StrictWeakOrdering comp);
对于上述实例需求：
今年过年冷吗
nth_element(vect.begin(), vect.begin()+3, d(),less<student>());
为什么是begin()+3⽽不是+4? begin()是第⼀个，begin()+1是第⼆个，… begin()+3当然就是第四个了。
另外，partition 和stable_partition，好像这两个函数并不是⽤来排序的，’分类’算法，会更加贴切⼀些。partition就是把⼀个区间中的元素按照某个条件分成两类。如果使⽤的是stable_partition, 元素之间的相对次序是没有变.
