std::ranges::merge, std::ranges::merge_result

在标头 `<algorithm>` 定义

调用签名
template< std::input_iterator I1, std::sentinel_for<I1> S1, std::input_iterator I2, std::sentinel_for<I2> S2, std::weakly_incrementable O, class Comp = ranges::less, class Proj1 = std::identity, class Proj2 = std::identity > requires std::mergeable<I1, I2, O, Comp, Proj1, Proj2> constexpr merge_result<I1, I2, O> merge( I1 first1, S1 last1, I2 first2, S2 last2, O result, Comp comp = {}, Proj1 proj1 = {}, Proj2 proj2 = {} );	(1)	(C++20 起)
template< ranges::input_range R1, ranges::input_range R2, std::weakly_incrementable O, class Comp = ranges::less, class Proj1 = std::identity, class Proj2 = std::identity > requires std::mergeable<ranges::iterator_t<R1>, ranges::iterator_t<R2>, O, Comp, Proj1, Proj2> constexpr merge_result<ranges::borrowed_iterator_t<R1>, ranges::borrowed_iterator_t<R2>, O> merge( R1&& r1, R2&& r2, O result, Comp comp = {}, Proj1 proj1 = {}, Proj2 proj2 = {} );	(2)	(C++20 起)

辅助类型
template<class I1, class I2, class O> using merge_result = ranges::in_in_out_result<I1, I2, O>;	(3)	(C++20 起)

将两个已排序范围 [first1, last1) 和 [first2, last2) 归并为一个开始于 result 的已排序范围。

一个序列被称为关于 comp 已排序，如果对于任何指向该序列的迭代器 it 和任何非负整数 n ，令 it + n 为一个指向该序列中的对象的有效迭代器， std::invoke(comp, std::invoke(proj2, *(it + n)), std::invoke(proj1, *it))) 等价于 false 。

1) 用二元比较函数 comp 进行对象的比较。

2) 同 (1) ，但是以 r1 为第一个范围并以 r2 为第二个范围, 如同以 ranges::begin(r1) 为 first1 ，以 ranges::end(r1) 为 last1 ，以 ranges::begin(r2) 为 first2 ，并以 ranges::end(r2) 为 last2 。

若目标范围与任一输入范围重叠则行为未定义（输入范围可以彼此重叠）。

这个归并函数是稳定的，意味着对于两个范围中的等价对象，来自第一个范围的对象(保持本身的排序状况) 将排在第二个范围当中的对象之前（保持其原先顺序）。

此页面上描述的仿函数实体是 niebloid，即：

调用它们中的任何一个时不能显式指定模板实参。
它们都不对实参依赖查找可见。
在通过函数调用运算符左侧的名字进行无限定查找，找到它们之一时，禁止实参依赖查找。

实际上，它们能以函数对象，或者某些特殊编译器扩展实现。

参数

first1, last1	-	第一已排序的输入范围
first2, last2	-	第二已排序的输入范围
result	-	输出范围的起始
comp	-	应用到投影后元素的比较器
proj1	-	应用到第一范围中元素的投影
proj2	-	应用到第二范围中元素的投影

返回值

{last1, last2, result_last}，其中 result_last 为被构造的范围末尾。

复杂度

最多 N−1 次比较和投影的应用，其中 N = ranges::distance(first1, last1) + ranges::distance(first2, last12)。

注解

此算法进行与 ranges::set_union 相似的任务。两者都使用两个已排序的范围产生一个包含两者的对象的已排序范围。两个算法的不同之处在于在两个输入范围当中的比较等价的值的处理方法（可以参考可小于比较 (LessThanComparable) 上的注解）。如果任何相等的值出现了 n 次于第一个范围而 m 次于第二个， ranges::merge 将会输出全部的 n+m 次出现，但是ranges::set_union 只会输出 max(n, m) 次。所以 ranges::merge 输出恰好 N 个数值而 ranges::set_union 会输出更少。

可能的实现

struct merge_fn {
    template< std::input_iterator I1, std::sentinel_for<I1> S1,
              std::input_iterator I2, std::sentinel_for<I2> S2,
              std::weakly_incrementable O, class Comp = ranges::less,
              class Proj1 = std::identity, class Proj2 = std::identity >
    requires std::mergeable<I1, I2, O, Comp, Proj1, Proj2>
    constexpr ranges::merge_result<I1, I2, O>
    operator()( I1 first1, S1 last1, I2 first2, S2 last2, O result, Comp comp = {},
                Proj1 proj1 = {}, Proj2 proj2 = {} ) const {
        for (; !(first1 == last1 or first2 == last2); ++result) {
            if (std::invoke(comp, std::invoke(proj2, *first2), std::invoke(proj1, *first1)))
                *result = *first2, ++first2;
            else
                *result = *first1, ++first1;
        }
        auto ret1 {ranges::copy(std::move(first1), std::move(last1), std::move(result))};
        auto ret2 {ranges::copy(std::move(first2), std::move(last2), std::move(ret1.out))};
        return { std::move(ret1.in), std::move(ret2.in), std::move(ret2.out) };
    }
 
    template< ranges::input_range R1, ranges::input_range R2, std::weakly_incrementable O,
              class Comp = ranges::less,
              class Proj1 = std::identity, class Proj2 = std::identity >
    requires std::mergeable<ranges::iterator_t<R1>, ranges::iterator_t<R2>,
             O, Comp, Proj1, Proj2>
    constexpr ranges::merge_result<ranges::borrowed_iterator_t<R1>,
              ranges::borrowed_iterator_t<R2>, O>
    operator()( R1&& r1, R2&& r2, O result, Comp comp = {},
                Proj1 proj1 = {}, Proj2 proj2 = {} ) const {
        return (*this)(ranges::begin(r1), ranges::end(r1),
                       ranges::begin(r2), ranges::end(r2),
                       std::move(result), std::move(comp),
                       std::move(proj1), std::move(proj2));
    }
};
 
inline constexpr merge_fn merge{};

示例

运行此代码

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <iterator>
#include <vector>
 
void print(const auto& in1, const auto& in2, auto first, auto last) {
    std::cout << "{ ";
    for (const auto& e : in1) { std::cout << e << ' '; }
    std::cout << "} +\n{ ";
    for (const auto& e : in2) { std::cout << e << ' '; }
    std::cout << "} =\n{ ";
    while (!(first == last)) { std::cout << *first++ << ' '; }
    std::cout << "}\n\n";
}
 
int main()
{
    std::vector<int> in1, in2, out;
 
    in1 = {1, 2, 3, 4, 5};
    in2 = {      3, 4, 5, 6, 7};
    out.resize(in1.size() + in2.size());
    const auto ret = std::ranges::merge(in1, in2, out.begin());
    print(in1, in2, out.begin(), ret.out);
 
    in1 = {1, 2, 3, 4, 5, 5, 5};
    in2 = {      3, 4, 5, 6, 7};
    out.clear();
    out.reserve(in1.size() + in2.size());
    std::ranges::merge(in1, in2, std::back_inserter(out));
    print(in1, in2, out.cbegin(), out.cend());
}

输出：

{ 1 2 3 4 5 } +
{ 3 4 5 6 7 } =
{ 1 2 3 3 4 4 5 5 6 7 }
 
{ 1 2 3 4 5 5 5 } +
{ 3 4 5 6 7 } =
{ 1 2 3 3 4 4 5 5 5 5 6 7 }

参阅

ranges::inplace_merge (C++20)	在原位归并两个有序范围 (niebloid)
ranges::is_sorted (C++20)	检查范围是否以升序排序 (niebloid)
ranges::set_union (C++20)	计算两个集合的并集 (niebloid)
ranges::sort (C++20)	将范围按升序排序 (niebloid)
ranges::stable_sort (C++20)	将范围内的元素排序，同时保持相等的元素之间的顺序 (niebloid)
merge	归并两个有序范围 (函数模板)

编译器支持
自立实现与有宿主实现
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