C++ STL 中的 sort() vs. partial_sort() vs. nth_element() + sort()

在本文中，我们将讨论 sort()、partial_sort() 和 nth_element()+sort() 之间的区别。

下面是上述函数的图示：

sort()： C++ STL 提供了一个函数sort()可以在 O(N*log N) 时间内对元素列表进行排序。默认情况下， sort() 按升序对数组进行排序。下面是说明 sort() 的程序：

// C++ program to illustrate the default behaviour
// of sort() in STL
#include 
using namespace std;
  
// Driver Code
int main()
{
    // Given array of elements
    int arr[] = { 1, 5, 8, 9, 6, 7, 3, 4, 2, 0 };
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  
    // Function sort() to sort the element of
    // the array in increasing order
    sort(arr, arr + n);
  
    // Print the array elements after sorting
    cout << "\nArray after sorting using "
            "default sort is: \n";
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        cout << arr[i] << " ";
    }
  
    return 0;
}

输出：

Array after sorting using default sort is : 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

partial_sort()： std::sort()的变体之一是std::partial_sort() ，它用于排序不是整个范围，而只是它的一个子部分。它重新排列[first, last)范围内的元素，使得中间之前的元素按升序排序，而中间之后的元素没有任何特定顺序。
下面是说明 partial_sort() 的程序：
```
// C++ program to demonstrate the use of
// partial_sort()
#include 
using namespace std;
  
// Driver Code
int main()
{
    // Given array of elements
    vector v = { 1, 3, 1, 10, 3, 3, 7, 7, 8 };
  
    // Using std::partial_sort() to sort
    // first 3 elements
    partial_sort(v.begin(), v.begin() + 3, v.end());
  
    // Displaying the vector after applying
    // partial_sort()
    for (int ip : v) {
        cout << ip << " ";
    }
  
    return 0;
}
```
输出：
```
1 1 3 10 3 3 7 7 8
```
partial_sort()的复杂度是O(N*log K) ，其中 N 是数组中元素的数量，K 是中间和开始之间的元素数量。的partial_sort()是除分类更快()如果K大于N作为partial_sort()显著越小排序第一K中的元素，而排序()将所有排序N个元件。
partial_sort()的最坏情况O(N*log K)运行时间并不能说明全部情况。它在随机输入上的平均运行时间是O(N + K*log K + K*(log K)*(log Nk)) 。
因为很少有工作可以忽略不属于迄今为止看到的最小K中的每个元素，只是一次比较，所以即使使用渐近更好的算法，常数因子也很难被小K击败。

nth_element()： nth_element()是一种 STL 算法，它以这样一种方式重新排列列表，如果我们对列表进行排序，第 n 个位置的元素就是应该在该位置的元素。
它不对列表进行排序，只是所有在第 n 个元素之前的元素都不大于它，并且它之后的所有元素都不小于它。
下面是说明 nth_element() 的程序：

// C++ program to demonstrate the use
// of std::nth_element
#include 
using namespace std;
  
// Driver Code
int main()
{
    // Given array v[]
    int v[] = { 3, 2, 10, 45, 33, 56, 23, 47 };
  
    // Using nth_element with n as 5
    nth_element(v, v + 4, v + 8);
  
    // Since, n is 5 so 5th element
    // should be sorted
    for (int i = 0; i < 8; i++)
        cout << v[i] << " ";
  
    return 0;
}

输出：

3 2 10 23 33 56 45 47

下面是三种算法之间的基准比较，将 N 从 0 变化到 10 ⁷ (图中的 X 轴)：

nth_element() + sort()解决方案是渐近最快的，并且对较大的K执行更好的结果(大多数人注意到对数刻度)。但是对于K < 70000 的随机输入，它确实输给了partial_sort() ，最多可达6倍。

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