重用字符串比较的结果以获得更快的 std::sort答案

【问题标题】：Reuse result of string comparison for faster std::sort重用字符串比较的结果以获得更快的 std::sort
【发布时间】：2018-01-29 21:35:12
【问题描述】：

我想用 strcmp 对唯一字符串向量进行排序。

std::sort 需要一个谓词来判断一个字符串是否小于另一个字符串，但是 strcmp 实际上已经返回了字符串的关系，并且使用该信息而不是丢失它实际上是明智的。

这很有用，因为它还需要确定字符串是否相等 - 在这种情况下，谓词将再次使用相同的字符串但以相反的参数顺序调用。

这是一种天真的排序方式：

vector<const char*> cache;
sort(cache.begin(), cache.end(), [](const char* left, const char* right)
{
    return strcmp(left, right) < 0;
});

我正在尝试以下想法，我存储比较结果并在再次比较相同的字符串时重复使用它。

vector<const char*> cache;
sort(cache.begin(), cache.end(), [notLess = false, r = (const char*)nullptr](const char* left, const char* right) mutable
{
    // possibly reuse previous comparison of same strings passed in inverse order
    if (notLess &&
        r == left)
    {
        notLess = false;
        // always less since vector contains unique strings
        return true;
    }

    if (notLess = strcmp(left, right) >= 0)
        r = right;
    return !notLess;
});

为了限制存储的信息和额外引入的比较次数，我想只存储right字符串，这成为逆比较的左边。

现在，我的实际问题是仅检查以前的 right 字符串是否足够，还是我还需要存储和检查以前的 left 字符串？

【问题讨论】：

标准库可以复制谓词任意次数。
“还需要判断字符串是否相等”。你是说std::sort 需要确定吗？它没有。
在这种情况下，谓词将使用相同的字符串但以相反的参数顺序再次调用。 -- 据我所知，这仅在调试运行时实现中完成std::sort 运行时正在检查您的谓词是否遵循 strict-weak-order。否则，您无法推测您将在谓词中获得哪两项。
@HenriMenke qsort 与std::sort 相比是原始的，并且通常更慢。它使用三向比较的能力并没有给它带来任何优势。
如果有太空船操作员，可能会添加更快的std::sort 版本。 open-std.org/JTC1/SC22/WG21/docs/papers/2017/p0515r0.pdf

标签： c++ string sorting predicate strcmp

【解决方案1】：

首先，您的假设是错误的。 std::sort 不会用相同的参数调用两次比较。因此，整个想法是有缺陷的。

第二个（更重要的是）你的想法是有缺陷的，因为谓词不应该保持状态。 std::sort 可以复制这些谓词并重复使用这些副本（事实上，当我前段时间检查时，gcc 版本肯定复制了谓词），因此会破坏整个比较。

【讨论】：

您的说法不正确：std::sort 在 VS 2017 发布的 STL 实现中使用分区快速排序，并且它使用双向比较。其次，复制有状态谓词时不会发生任何非法行为。存储状态的变量仅在可能的情况下用于优化。我的问题是关于只检查一个字符串来检测双向比较是否安全，或者我是否需要同时检查两个字符串

【解决方案2】：

是的，在这里提出的情况下，这个想法没有用，因为 sort 不需要区分确切的等价 - 它可以轻松地混合 a > b 和 a == b 情况（感谢未指定的排序等效元素）。

但是，如果我们改为考虑stable_sort，这个想法确实奏效。稳定排序实际上需要区分所有三种情况：a < b、a == b 和a > b，所以它会调用Cmp 函子两次。

一般来说，进行这种优化通常是合理的，并且在某些情况下，为了避免计算时间呈指数增长（例如，如果您在需要时对某些多级容器进行排序/搜索在你知道上层比较结果之前搜索子层）。

此外，存储字符串比较的结果可能对后续的排序/搜索/插入操作很有用。当然，为了有效地实现这一点，需要一个不需要字符串字符迭代的快速随机访问容器（否则运行时复杂性会比仅仅strcmp 更糟）。如果您的字符串首先被规范化，这可能会成为可能。

【讨论】：