std::sort

ヘッダー `<algorithm>` で定義
template< class RandomIt > void sort( RandomIt first, RandomIt last );	(1)	(C++20 以降 constexpr)
template< class ExecutionPolicy, class RandomIt > void sort( ExecutionPolicy&& policy, RandomIt first, RandomIt last );	(2)	(C++17以降)
template< class RandomIt, class Compare > void sort( RandomIt first, RandomIt last, Compare comp );	(3)	(C++20 以降 constexpr)
template< class ExecutionPolicy, class RandomIt, class Compare > void sort( ExecutionPolicy&& policy, RandomIt first, RandomIt last, Compare comp );	(4)	(C++17以降)

範囲 [first, last) 内の要素を非降順にソートします。等しい要素の順序は保持される保証はありません。

1) 要素は sorted で、operator<(C++20まで)std::less{}(C++20以降) を使用します。

3) 要素は comp に従ってソートされます。

2,4) (1,3)と同じだが、policyに従って実行される。

これらのオーバーロードは、以下のすべての条件が満たされた場合にのみオーバーロード解決に参加する。

std::is_execution_policy_v<std::decay_t<ExecutionPolicy>> が true である。	(C++20まで)
std::is_execution_policy_v<std::remove_cvref_t<ExecutionPolicy>> は true です。	(C++20以降)

次のいずれかの条件が満たされる場合、動作は未定義です。

*first の型は Swappable ではありません。	(C++11まで)
`RandomIt` は ValueSwappable ではありません。 first の型は MoveConstructible ではありません。 first の型が MoveAssignable ではありません。	(C++11以降)

first, last	-	ソートする要素の範囲を定義するイテレータのペア
policy	-	使用する実行ポリシー
comp	-	比較関数オブジェクト（つまり、Compare の要件を満たすオブジェクト）。最初の引数が2番目の引数より小さい（つまり、前に順序付けられる）場合に true を返します。比較関数のシグネチャは、以下と同等でなければならない。 bool cmp(const Type1& a, const Type2& b); シグネチャは const& を持つ必要はありませんが、関数は渡されたオブジェクトを変更してはならず、値カテゴリに関係なく、(おそらく const の) `Type1` と `Type2` のすべての値を受け入れられる必要があります (したがって、`Type1&` は許可されません。また、`Type1` のムーブがコピーと同等でない限り、`Type1` も許可されません(C++11以降))。型 Type1 と Type2 は、RandomIt 型のオブジェクトが逆参照され、その後、それらの両方に暗黙的に変換できるものでなければなりません。
型要件
- `RandomIt`はLegacyRandomAccessIteratorの要件を満たす必要がある。
- `Compare`はCompareの要件を満たす必要がある。

[編集] 複雑性

$\scriptsize N$ $N$ を last - first とした場合

1,2)

O(N\cdotlog(N))

の比較を operator<(C++20まで)std::less{}(C++20以降) を使用して行います。

3,4)

O(N\cdotlog(N))

回のコンパレータ comp の適用。

[編集] 例外

ExecutionPolicy というテンプレートパラメータを持つオーバーロードは、次のようにエラーを報告します。

アルゴリズムの一部として呼び出された関数の実行が例外をスローし、ExecutionPolicy が標準ポリシーのいずれかである場合、std::terminate が呼び出されます。その他の ExecutionPolicy の場合、動作は実装定義です。
アルゴリズムがメモリの割り当てに失敗した場合、std::bad_alloc がスローされます。

[編集] 可能な実装

libstdc++ と libc++ の実装も参照してください。

[編集] 備考

LWG713 以前は、複雑性要件により `sort()` はクイックソートのみで実装可能とされており、最悪の場合で $\scriptsize O(N^2)$ $O(N 2)$ の比較が必要となる可能性がありました。

イントロソートは、すべてのケースを $\scriptsize O(N \cdot \log(N))$ $O(N\cdotlog(N))$ の比較（平均ケースで追加のオーバーヘッドなし）で処理できるため、通常は `sort()` の実装に用いられます。

libc++ は、LLVM 14 まで、修正された時間複雑性要件を実装していませんでした。

[編集] 例

このコードを実行

#include <algorithm>
#include <array>
#include <functional>
#include <iostream>
#include <string_view>
 
int main()
{
    std::array<int, 10> s{5, 7, 4, 2, 8, 6, 1, 9, 0, 3};
 
    auto print = [&s](std::string_view const rem)
    {
        for (auto a : s)
            std::cout << a << ' ';
        std::cout << ": " << rem << '\n';
    };
 
    std::sort(s.begin(), s.end());
    print("sorted with the default operator<");
 
    std::sort(s.begin(), s.end(), std::greater<int>());
    print("sorted with the standard library compare function object");
 
    struct
    {
        bool operator()(int a, int b) const { return a < b; }
    }
    customLess;
 
    std::sort(s.begin(), s.end(), customLess);
    print("sorted with a custom function object");
 
    std::sort(s.begin(), s.end(), [](int a, int b)
                                  {
                                      return a > b;
                                  });
    print("sorted with a lambda expression");
}

出力

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 : sorted with the default operator<
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 : sorted with the standard library compare function object
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 : sorted with a custom function object
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 : sorted with a lambda expression

[編集] 欠陥報告

以下の動作変更を伴う欠陥報告が、以前に公開されたC++標準に遡って適用されました。

DR	適用対象	公開された動作	正しい動作
LWG 713	C++98	$\scriptsize O(N \cdot \log(N))$ $O(N\cdotlog(N))$ の時間複雑度は平均の場合にのみ要求されていました。	最悪の場合に要求されます。

[編集] 関連項目

partial_sort	範囲の最初のN個の要素をソートする (関数テンプレート) [編集]
stable_sort	等しい要素間の順序を維持しながら要素の範囲をソートする (関数テンプレート) [編集]
ranges::sort (C++20)	範囲を昇順にソートする (アルゴリズム関数オブジェクト)[編集]

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