std::nth_element

在标头 `<algorithm>` 定义
template< class RandomIt > void nth_element( RandomIt first, RandomIt nth, RandomIt last );	(1)	(C++20 起为 `constexpr`)
template< class ExecutionPolicy, class RandomIt > void nth_element( ExecutionPolicy&& policy, RandomIt first, RandomIt nth, RandomIt last );	(2)	(C++17 起)
template< class RandomIt, class Compare > void nth_element( RandomIt first, RandomIt nth, RandomIt last, Compare comp );	(3)	(C++20 起为 `constexpr`)
template< class ExecutionPolicy, class RandomIt, class Compare > void nth_element( ExecutionPolicy&& policy, RandomIt first, RandomIt nth, RandomIt last, Compare comp );	(4)	(C++17 起)

nth_element 会重排 [first, last) 中的元素，使得在重排后：

nth 指向的元素被更改为假如 [first, last) 已排序则该位置会出现的元素。
[first, nth) 中的每个迭代器 i 和 [nth, last) 中的每个迭代器 j 满足以下条件：

1,2) bool(*j < *i) (C++20 前)std::less{}(*j, *i) (C++20 起) 是 false。

3,4) bool(comp(*j, *i)) 是 false。

1) 假设按 operator< (C++20 前)std::less{} (C++20 起) 进行排序。

3) 假设按 comp 进行排序。

2,4) 同 (1,3)，但按照 policy 执行。

这些重载只有在

std::is_execution_policy_v<std::decay_t<ExecutionPolicy>>	(C++20 前)
std::is_execution_policy_v<std::remove_cvref_t<ExecutionPolicy>>	(C++20 起)

是 true 时时才会参与重载决议。

如果满足以下任意条件，那么行为未定义：

[first, nth) 或 [nth, last) 不是有效范围。

*first 的类型不可交换 (Swappable) 。	(C++11 前)
`RandomIt` 不可交换值 (ValueSwappable) 。 first 的类型不可移动构造 (MoveConstructible) 。 first 的类型不可移动赋值 (MoveAssignable) 。	(C++11 起)

参数

first, last	-	定义待排序范围的随机访问迭代器
nth	-	定义排序划分点的随机访问迭代器
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) 概念的对象），在第一参数小于（即先序于）第二参数时返回 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&` ，也不允许 `Type1`，除非 `Type1` 的移动等价于复制 (C++11 起)）。类型 Type1 与 Type2 必须使得 RandomIt 类型的对象能在解引用后隐式转换到这两个类型。
类型要求
- `RandomIt` 必须满足老式随机访问迭代器 (LegacyRandomAccessIterator) 。
- `Compare` 必须满足比较 (Compare) 。

复杂度

给定 $\scriptsize N$ $N$ 为 last - first：

1) 平均应用

O(N)

次operator< (C++20 前)std::less{} (C++20 起) 进行比较

2) 应用

O(N)

次operator< (C++20 前)std::less{} (C++20 起) 进行比较，并且交换

O(N\cdotlog(N))

次。

3) 平均应用

O(N)

次比较函数 comp。

4) 应用

O(N)

次比较函数 comp，并且交换

O(N\cdotlog(N))

次。

异常

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

如果作为算法一部分调用的函数的执行抛出异常，且 ExecutionPolicy 是标准策略之一，那么调用 std::terminate。对于任何其他 ExecutionPolicy，行为由实现定义。
如果算法无法分配内存，那么抛出 std::bad_alloc。

可能的实现

参阅 libstdc++、libc++ 与 msvc stl 中的实现。

注解

典型地使用内省选择算法，但也允许其他拥有适合平均情况复杂度的选择算法。

示例

运行此代码

#include <algorithm>
#include <cassert>
#include <functional>
#include <iostream>
#include <numeric>
#include <vector>
 
void printVec(const std::vector<int>& vec)
{
    std::cout << "v = {";
    for (char sep[]{0, ' ', 0}; const int i : vec)
        std::cout << sep << i, sep[0] = ',';
    std::cout << "};\n";
}
 
int main()
{
    std::vector<int> v{5, 10, 6, 4, 3, 2, 6, 7, 9, 3};
    printVec(v);
 
    auto m = v.begin() + v.size() / 2;
    std::nth_element(v.begin(), m, v.end());
    std::cout << "\n中值为 " << v[v.size() / 2] << '\n';
    // 之后导致第 N 个前后的元素互不相等
    assert(std::accumulate(v.begin(), m, 0) < std::accumulate(m, v.end(), 0));
    printVec(v);
 
    // 注意：改变了比较函数
    std::nth_element(v.begin(), v.begin() + 1, v.end(), std::greater{});
    std::cout << "\n第二大的元素是 " << v[1] << '\n';
    std::cout << "最大的元素是 " << v[0] << '\n';
    printVec(v);
}

可能的输出：

v = {5, 10, 6, 4, 3, 2, 6, 7, 9, 3};
 
中值为 6
v = {3, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 7, 9, 6};
 
第二大的元素是 9
最大的元素是 10
v = {10, 9, 6, 7, 6, 3, 5, 4, 3, 2};

缺陷报告

下列更改行为的缺陷报告追溯地应用于以前出版的 C++ 标准。

缺陷报告	应用于	出版时的行为	正确行为
LWG 2150	C++98	重排后 nth 前只需要有一个元素不大于 nth 后的一个元素	改正要求
P0896R4	C++98	`[`first`,` nth`)` 和 `[`nth`,` last`)` 不需要有效	其中之一无效时行为未定义

参阅

max_element	返回范围内的最大元素 (函数模板)
min_element	返回范围内的最小元素 (函数模板)
partial_sort_copy	对范围内的元素进行复制并部分排序 (函数模板)
stable_sort	将范围内的元素排序，同时保持相等的元素之间的顺序 (函数模板)
sort	将范围按升序排序 (函数模板)
ranges::nth_element (C++20)	将给定的范围部分排序，确保其按给定元素划分 (niebloid)

编译器支持
自立实现与有宿主实现
语言
标准库
标准库标头
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语言支持库
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字符串库
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本地化库
输入/输出库
文件系统库 (C++17)
正则表达式库 (C++11)
并发支持库 (C++11)
技术规范
符号索引
外部库

std::nth_element

参数

复杂度

异常

可能的实现

注解

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