【算法】划分 partition

STL 中的划分算法 partition 的函数原型如下

template <class ForwardIterator, class Predicate>
ForwardIterator partition(ForwardIterator first, ForwardIterator last, Predicate pred);

1、功能：将 [first, last) 中所有满足 pred 的元素置于不满足 pred 的元素前面。

2、返回值：设返回的迭代器为 i，则对 [first, i) 中的任意迭代器 j，pred(*j) 为真，对 [i, last) 中的任意迭代器 k，pred(*k) 为假。

3、要求：ForwardIterator 必须满足 ValueSwappable。

4、复杂度：如果 ForwardIterator 符合 BidirectionalIterator 的要求，则最多进行 (last - first) / 2 次交换；否则最多 last - first 次交换。且执行 last - first 次的 pred 操作。

源码如下：

/********************************************************************
created:	2014/04/25 15:37
filename:	partition.cpp
author:		Justme0 (http://blog.csdn.net/justme0)

purpose:	partition
*********************************************************************/

#include <cstdio>
#include <cstdlib>

typedef int T;

template <class ForwardIterator1, class ForwardIterator2>
inline void iter_swap(ForwardIterator1 a, ForwardIterator2 b) {
	T tmp = *a;		// 源码中的 T 由迭代器的 traits 得来，这里简化了
	*a = *b;
	*b = tmp;
}

template <class Type>
inline void swap(Type &a, Type &b) {
	Type tmp = a;
	a = b;
	b = tmp;
}

/*
** 设返回值为 mid，则[first, mid)中迭代器指向的值满足 pred;
** [mid, last)中迭代器指向的值不满足 pred
** 为双向迭代器设计的算法
** 迭代器用到了自减操作
*/
template <class BidirectionalIterator, class Predicate>
BidirectionalIterator partition(BidirectionalIterator first, BidirectionalIterator last, Predicate pred) {
	while(true) {
		while(true) {
			if (first == last) {
				return first;
			} else if (pred(*first)) {
				++first;
			} else {
				break;
			}
		}
		--last;
		while(true) {
			if (first == last) {
				return first;
			} else if (!pred(*last)) {
				--last;
			} else {
				break;
			}
		}
		iter_swap(first, last);
		++first;
	}
}

/*
** 为前向迭代器设计的算法
** 这里为了不与为双向迭代器设计的 partition 同名，加了后缀以区别
** 源码中由 traits 得到不同类型的迭代器标记形成重载
*/
template <class ForwardIterator, class Predicate>
ForwardIterator partition2(ForwardIterator first, ForwardIterator last, Predicate pred) {
	if (first == last) {
		return first;
	}

	while (pred(*first)) {
		if (++first == last) {
			return first;
		}
	}
	ForwardIterator next = first;
	while (++next != last) {
		if (pred(*next)) {
			swap(*first, *next);
			++first;
		}
	}

	return first;
}

/*
** 设返回值为 mid，则[first, mid)中迭代器指向的值小于等于 pivot;
** [mid, last)中迭代器指向的值大于等于 pivot
** 这是 STL 内置的算法，会用于 nth_element, sort 中
** 笔者很困惑为什么不用 partition
*/
template <class RandomAccessIterator, class Type>
RandomAccessIterator unguarded_partition(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last, Type pivot) {
	while(true) {
		while (*first < pivot) {
			++first;
		}
		--last;
		while (pivot < *last) {	// 若 std::partition 的 pred 是 IsLess(pivot)，这里将是小于等于
			--last;
		}
		if (!(first < last)) {	// 小于操作只适用于 random access iterator
			return first;
		}
		iter_swap(first, last);
		++first;
	}
}

template <class Type>
struct IsLess {
	IsLess(const Type &pivot) : m_pivot(pivot) {}

	bool operator()(const Type &other) const {
		return other < m_pivot;
	}

private:
	Type m_pivot;
};

void print(int *array, int len) {
	for (int i = 0; i < len; ++i) {
		printf("%d ", array[i]);
	}
	printf("\n");
}

int main(void) {
	{
		int arr[] = {2, 30, 30, 17, 33, 40, 17, 23, 22, 12, 20};
		int size = sizeof arr / sizeof *arr;

		int *mid = partition(arr, arr + size, IsLess<int>(22));
		print(arr, size);										// 2 20 12 17 17 40 33 23 22 30 30
		printf("partition return %d\n", mid - arr);				// partition return 5
	}

	{
		int arr[] = {2, 30, 30, 17, 33, 40, 17, 23, 22, 12, 20};
		int size = sizeof arr / sizeof *arr;

		int *mid = partition2(arr, arr + size, IsLess<int>(22));
		print(arr, size);										// 2 17 17 12 20 40 30 23 22 30 33
		printf("partition2 return %d\n", mid - arr);			// partition2 return 5
	}

	{
		int arr[] = {2, 30, 30, 17, 33, 40, 17, 23, 22, 12, 20};
		int size = sizeof arr / sizeof *arr;

		int *mid = unguarded_partition(arr, arr + size, 22);
		print(arr, size);										// 2 20 12 17 22 17 40 23 33 30 30
		printf("unguarded_partition return %d\n", mid - arr);	// unguarded_partition return 6
	}

	system("PAUSE");
	return 0;
}

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【算法】划分 partition

原文：http://blog.csdn.net/justme0/article/details/24496767