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c++ - 为什么C++标准要求std::partition来满足不同类型迭代器的不同复杂度？

coder 2024-02-03 原文

C++ 标准要求 std::partition 在 ForwardIterator 和 BidirectionalIterator 之间有不同数量的谓词应用。对于ForwardIterator版本，谓词应用的数量应为<=>N，其中N = std::distance(first, last)，但对于BidirectionalIterator版本，谓词应用的数量应为<=>N/2。显然，这两个版本的时间复杂度都是O(N)。

我的问题是，为什么要为不同类型的迭代器提供不同的要求呢？这样的要求迫使很多编译器？

例如:MSVC，用两种方式实现函数std::partition来满足这样的需求，看起来不是很优雅。

进一步的问题:是否有任何算法依赖于这个系数，使得当N/2变成N时，渐近复杂度会不同？据我了解，如果我们考虑 Master 定理，对于 T(n) = aT(n/b) + f(n) 中的形式， 中的系数code>f(n) 无关紧要。

比照MSVC 分区的等效实现:

template<class BidirIt, class UnaryPred>
BidirIt partition(BidirIt first, BidirIt last, UnaryPred pred, std::bidirectional_iterator_tag)
{
    while (true)
    {
        while ((first != last) && pred(*first))
        {
            ++first;
        }
        if (first == last)
        {
            break;
        }
        --last;
        while ((first != last) && !pred(*last))
        {
            --last;
        }
        if (first == last)
        {
            break;
        }
        std::iter_swap(first, last);
        ++first;
    }
    return first;
}
template<class ForwardIt, class UnaryPred> 
ForwardIt partition(ForwardIt first, ForwardIt last, UnaryPred pred, std::forward_iterator_tag)
{
    first = std::find_if_not(first, last, pred);
    if (first == last)
    {
        return first;
    }

    for (ForwardIt src = std::next(first); src != last; ++src)
    {
        if (pred(*src))
        {
            std::iter_swap(first, src);
            ++src;
        }
    }
    return first;
}
template<class ForwardIt, class UnaryPred>
ForwardIt partition(ForwardIt first, ForwardIt last, UnaryPred pred)
{
    return partition(first, last, pred, typename std::iterator_traits<ForwardIt>::iterator_category());
}

最佳答案

在这两种情况下，谓词 pred 都恰好执行了 N 次 - 每个元素都必须被测试一次。 ForwardIterator 和 BidirectionalIterator 之间的区别在于交换量。

BidirectionalIterator 最多进行 N/2 次交换，因为它会同时从前面和后面扫描范围，一旦它到达左边的值'从确实实现它的权利实现谓词和值(value)，它交换它们。所以在最坏的情况下，它可以在 N/2 次交换中完成它的工作。

ForwardIterator 没有这个优势，在最坏的情况下可能会对每个元素进行交换。

该标准需要这两个不同的限制，因为它们都是可以达到的最佳限制。因此程序员可以相信每个标准库实现都会以这种方式运行。

关于c++ - 为什么C++标准要求std::partition来满足不同类型迭代器的不同复杂度？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/39181450/

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