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std::binary_search

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算法库
有制约算法及范围上的算法 (C++20)
有制约算法: std::ranges::copy, std::ranges::sort, ...
执行策略 (C++17)
不修改序列的操作
(C++11)(C++11)(C++11)
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(C++11)
二分搜索操作
binary_search
集合操作(在已排序范围上)
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(C++11)
最小/最大操作
(C++11)
(C++17)

排列
数值运算
C 库
 
定义于头文件 <algorithm>
(1)
template< class ForwardIt, class T >
bool binary_search( ForwardIt first, ForwardIt last, const T& value );
(C++20 前)
template< class ForwardIt, class T >
constexpr bool binary_search( ForwardIt first, ForwardIt last, const T& value );
(C++20 起)
(2)
template< class ForwardIt, class T, class Compare >
bool binary_search( ForwardIt first, ForwardIt last, const T& value, Compare comp );
(C++20 前)
template< class ForwardIt, class T, class Compare >
constexpr bool binary_search( ForwardIt first, ForwardIt last, const T& value, Compare comp );
(C++20 起)

检查等价于 value 的元素是否出现于范围 [first, last) 中。

对于要成功的 std::binary_search ,范围 [first, last) 必须至少相对于 value 部分有序,即它必须满足下列所有要求:

  • 已相对 element < valuecomp(element, value) 划分
  • 已相对 !(value < element)!comp(value, element) 划分(即所有令此表达式为 true 的元素必须前趋所有令此表达式为 false 的元素)
  • 对于所有元素,若 element < valuecomp(element, value)true ,则 !(value < element)!comp(value, element) 亦为 true

完全排序的范围满足这些判别标准。

第一版本用 operator< 比较元素,第二版本用给定的比较函数 comp

参数

first, last - 要检验的元素范围
value - 要与元素比较的值
comp - 若第一参数小于(即先序于)第二个则返回 ​true 的二元谓词。

谓词函数的签名应等价于如下:

 bool pred(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 Type1Type2 的值,无关乎值类别(从而不允许 Type1 & ,亦不允许 Type1 ,除非 Type1 的移动等价于复制 (C++11 起))。
类型 Type1 必须使得 ForwardIt 类型的对象能在解引用后隐式转换到 Type1 。类型 Type2 必须使得 T 类型的对象能隐式转换到 Type2 。 ​

类型要求
-
ForwardIt 必须满足遗留向前迭代器 (LegacyForwardIterator) 的要求。
-
Compare 必须满足二元谓词 (BinaryPredicate) 的要求。不要求满足 比较 (Compare)

返回值

若找到等于 value 的元素则为 true ,否则为 false

复杂度

进行的比较次数与 firstlast 间的距离成对数(至多 log
2
(last - first) + O(1)
次比较)。然而,对于非遗留随机访问迭代器 (LegacyRandomAccessIterator) ,迭代次自增次数为线性。

可能的实现

版本一
template<class ForwardIt, class T>
bool binary_search(ForwardIt first, ForwardIt last, const T& value)
{
    first = std::lower_bound(first, last, value);
    return (!(first == last) && !(value < *first));
}
版本二
template<class ForwardIt, class T, class Compare>
bool binary_search(ForwardIt first, ForwardIt last, const T& value, Compare comp)
{
    first = std::lower_bound(first, last, value, comp);
    return (!(first == last) && !(comp(value, *first)));
}

示例

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
 
int main()
{
    std::vector<int> haystack {1, 3, 4, 5, 9};
    std::vector<int> needles {1, 2, 3};
 
    for (auto needle : needles) {
        std::cout << "Searching for " << needle << '\n';
        if (std::binary_search(haystack.begin(), haystack.end(), needle)) {
            std::cout << "Found " << needle << '\n';
        } else {
            std::cout << "no dice!\n";
        }
    }
}

输出:

Searching for 1
Found 1
Searching for 2
no dice!
Searching for 3
Found 3

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。

DR 应用于 出版时的行为 正确行为
LWG 270 C++98 曾要求 Compare 为严格弱序 只需要划分;容许异相比较

参阅

返回匹配特定键值的元素范围
(函数模板)
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