std::ranges::rotate

定义于头文件 `<algorithm>`

调用签名
template< std::permutable I, std::sentinel_for<I> S > constexpr ranges::subrange<I> rotate( I first, I middle, S last );	(1)	(C++20 起)
template< ranges::forward_range R > requires std::permutable<ranges::iterator_t<R>> constexpr ranges::borrowed_subrange_t<R> rotate( R&& r, ranges::iterator_t<R> middle );	(2)	(C++20 起)

1) 在元素范围上进行左旋。具体而言， ranges::rotate 交换范围 [first, last) 中的元素使得元素 *middle 成为新范围的起始，而 *(middle - 1) 成为新的末元素。

若 [first, last) 不是合法范围或 middle 不在 [first, last) 中则行为未定义。

2) 同 (1) ，但以 r 为范围，如同以 ranges::begin(r) 为 first 并以 ranges::end(r) 为 last 。

此页面上描述的仿函数实体是 niebloid ，即：

调用它们中的任何一者时不可指定显式模板实参。
它们无一对实参依赖查找可见。
在通常无限定查找寻找函数调用运算符左侧的名称找到它们之一时，它禁止实参依赖查找。

实际上，它们能以函数对象，或以某些特殊编译器扩展实现。

参数

first, last	-	要旋转的元素范围
r	-	要旋转的元素范围
middle	-	指向要出现在旋转后范围起始的元素的迭代器

返回值

{new_first, last} ，其中 new_first 与 ranges::next(first, ranges::distance(middle, last)) 比较相等，并指代 first 所指向的元素的新位置。

复杂度

最坏为线性： ranges::distance(first, last) 次交换。

注解

在常见实现上，若 I 实现 bidirectional_iterator 或（更好的） random_access_iterator 则 ranges::rotate 有更高的效率。

实现（例如 MSVC STL ）可能在迭代器类型实现 contiguous_iterator ，并且交换其值类型不调用非平凡的特殊成员函数或 ADL 所找到的 swap 时启用向量化。

可能的实现

参阅 libstdc++ 与 MSVC STL 中的实现。

struct rotate_fn {
  template<std::permutable I, std::sentinel_for<I> S>
    constexpr ranges::subrange<I>
      operator() ( I first, I middle, S last ) const {
        if (first == middle) {
          auto last_it{std::next(first, last)};
          return {last_it, last_it};
        }
        if (middle == last)
          return {std::move(first), std::move(middle)};
 
        if constexpr (std::bidirectional_iterator<I>) {
          ranges::reverse(fist, middle);
          auto last_it{ranges::next(first, last)};
          ranges::reverse(middle, last_it);
 
          if constexpr (std::random_access_iterator<I>) {
            ranges::reverse(first, last_it);
            return {first + (last_it - middle), std::move(last_it)};
          }
          else {
            auto mid_last{last_it};
            do {
              ranges::iter_swap(first, --mid_last);
              ++first;
            }
            while (first != middle && mid_last != middle);
            ranges::reverse(first, mid_last);
 
            if (first == middle)
              return {std::move(mid_last), std::move(last_it)};
            else
              return {std::move(first), std::move(last_it)};
          }
        }
        else { // I 仅为 forward_iterator
          auto next_it{middle};
          do { // rotate 第一循环
            ranges::iter_swap(first, next_it);
            ++first;
            ++next_it;
            if (first == middle)
              middle = next_it;
          }
          while (next_it != last);
 
          auto new_first{first};
          while (middle != last) { // rotate 后继循环
            next_it = middle;
            do {
              ranges::iter_swap(first, next_it);
              ++first;
              ++next_it;
              if (first == middle)
                middle = next_it;
            }
            while (next_it != last);
          }
 
          return {std::move(new_first), std::move(middle)};
        }
      }
 
  template<ranges::forward_range R>
    requires std::permutable<ranges::iterator_t<R>>
      constexpr ranges::borrowed_subrange_t<R>
        operator() ( R&& r, ranges::iterator_t<R> middle ) const {
          return (*this)(ranges::begin(r), std::move(middle), ranges::end(r));
        }
};
 
inline constexpr rotate_fn rotate{};

示例

rotate 算法能用作许多其他算法的公共构建块，例如插入排序：

运行此代码

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <numeric>
#include <string>
#include <vector>
 
int main()
{
    std::string s(16, ' ');
 
    for (int k{}; k != 5; ++k) {
        std::iota(s.begin(), s.end(), 'A');
        std::ranges::rotate(s, s.begin() + k);
        std::cout << "Rotate left (" << k << "): " << s << '\n';
    }
 
    std::cout << '\n';
 
    for (int k{}; k != 5; ++k) {
        std::iota(s.begin(), s.end(), 'A');
        std::ranges::rotate(s, s.end() - k);
        std::cout << "Rotate right (" << k << "): " << s << '\n';
    }
 
    std::cout << "\n" "Insertion sort using `rotate`, step-by-step:\n";
 
    s = {'2', '4', '2', '0', '5', '9', '7', '3', '7', '1'};
 
    for (auto i = s.begin(); i != s.end(); ++i) {
        std::cout << "i = " << std::ranges::distance(s.begin(), i) << ": ";
        std::ranges::rotate(std::ranges::upper_bound(s.begin(), i, *i), i, i + 1);
        std::cout << s << '\n';
    }
    std::cout << (std::ranges::is_sorted(s) ? "Sorted!" : "Not sorted.") << '\n';
}

输出：

Rotate left (0): ABCDEFGHIJKLMNOP
Rotate left (1): BCDEFGHIJKLMNOPA
Rotate left (2): CDEFGHIJKLMNOPAB
Rotate left (3): DEFGHIJKLMNOPABC
Rotate left (4): EFGHIJKLMNOPABCD
 
Rotate right (0): ABCDEFGHIJKLMNOP
Rotate right (1): PABCDEFGHIJKLMNO
Rotate right (2): OPABCDEFGHIJKLMN
Rotate right (3): NOPABCDEFGHIJKLM
Rotate right (4): MNOPABCDEFGHIJKL
 
Insertion sort using `rotate`, step-by-step:
i = 0: 2420597371
i = 1: 2420597371
i = 2: 2240597371
i = 3: 0224597371
i = 4: 0224597371
i = 5: 0224597371
i = 6: 0224579371
i = 7: 0223457971
i = 8: 0223457791
i = 9: 0122345779
Sorted!

参阅

ranges::rotate_copy (C++20)	复制并旋转元素范围 (niebloid)
ranges::reverse (C++20)	逆转范围中的元素顺序 (niebloid)
rotate	旋转范围中的元素顺序 (函数模板)

语言
标准库头文件
自立与有宿主实现
具名要求
语言支持库
概念库 (C++20)
诊断库
工具库
字符串库
容器库
迭代器库
范围库 (C++20)
算法库
数值库
本地化库
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文件系统库 (C++17)
正则表达式库 (C++11)
原子操作库 (C++11)
线程支持库 (C++11)
技术规范

std::ranges::rotate

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