为什么vector没有sort()方法作为vector的成员函数，而list有？答案

【问题标题】：Why does vector not have sort() method as a member function of vector, while list does?为什么vector没有sort()方法作为vector的成员函数，而list有？
【发布时间】：2011-05-19 13:58:09
【问题描述】：

STL 中有一个用于列表的 sort() 方法。这很荒谬，因为我更倾向于对数组/向量进行排序。为什么不为向量提供 sort()？向量容器的创建或使用背后是否有一些基本哲学，没有为它提供排序？

【问题讨论】：

这并不完全是重复的，但 AndreyT 对why there is no find for vector in C++ 的回答是相关的。
实际上更好的问题是：“为什么list 有sort() 方法？为什么不能像vectors 和数组一样使用std::sort()？”也不知道为什么你认为想要对列表进行排序是“荒谬的”。
@j_random_hacker：在我看来，这很荒谬可能是因为我看待使用列表的原因。我将其视为连接在一起的链环，在重新排列之前必须断开连接，与矢量相比，我认为矢量就像一副可以轻松洗牌的纸牌。我的看法......当我熟悉使用列表进行编程时，它会变得更加清晰。
有趣的是，如果单个对象足够大，对它们的列表进行排序比对向量进行排序会更快，因为您只需要更改链接（每个都是 1 或 2 个指针）而不是复制围绕整个对象。
@j_random_hacker：我同意。这也是值得注意的一点..

标签： c++ sorting stl vector

【解决方案1】：

您可以轻松地对vector 进行排序：

sort(v.begin(), v.end());

更新：（对评论的回答）：嗯，他们当然提供了它默认。不同之处在于它不是vector 的成员函数。 std::sort 是一种通用算法，应该适用于提供迭代器的任何东西。但是，它确实希望随机访问迭代器能够有效地排序。 std::list，作为一个链表，不能有效地提供对其元素的随机访问。这就是为什么它提供了自己专门的排序算法。

【讨论】：

我在问为什么他们默认不为矢量提供它，就像他们为列表所做的那样。显然是有原因的。
而原因正是@Mehrdad 所说的。它是在课外提供的。你应该问的问题是为什么他们没有对list 做同样的事情；）
vector<MyClass*> vec; 如何使用std::sort(vec.begin(), vec.end()) 对其进行排序？覆盖小于运算符也不起作用：S bool operator < (const MyClass& obj) const { return (x < obj.x); }

【解决方案2】：

<algorithm> 中的std::sort() 对具有随机访问迭代器（如std::vector）的容器进行排序。

还有std::stable_sort()。

编辑 - 为什么std::list 有自己的sort() 函数而不是std::vector？

std::list 的实现方式与std::vector 和std::deque（都是随机访问可迭代）不同，因此它包含自己的sort 算法，专门用于其实现。

【讨论】：

我在问为什么他们默认不提供排序，就像他们为列表所做的那样
@Nav - std::list 与 std::vector 和 std::deque（都是随机访问可迭代）的实现方式不同，因此它包含自己的 sort 算法，专门针对其实施。

【解决方案3】：

向量特定的排序不会比<algorithm> 中的std::sort 提供任何优势。但是，std::list 提供了自己的sort，因为它可以使用list 实现方式的特殊知识，通过操作链接而不是复制对象来对项目进行排序。

【讨论】：

+1，但肯定更好的解决方案是让std::sort() 移交给以迭代器容器类型为模板的类中的静态函数。基类模板将默认提供sort() 的需要随机访问的版本，但（作为类模板）它可以部分专用于list<T>。这个框架将允许任何设计容器的人也提供一个可以通过std::sort()访问的函数来对其进行排序。

【解决方案4】：

正如已经说过的，标准库提供了一个非成员函数模板，它可以在给定一对随机访问迭代器的情况下对任何范围进行排序。

使用成员函数对向量进行排序是完全多余的。以下将具有相同的含义：

std::sort(v.begin(), v.end());
v.sort();

STL 的首要原则之一是算法不与容器耦合。数据的存储方式和数据的操作方式应尽可能松散耦合。

迭代器用作容器（存储数据）和算法（对数据进行操作）之间的接口。这样，你可以编写一次算法，它可以对各种类型的容器进行操作，如果你编写一个新的容器，就可以使用现有的通用算法来操作它的内容。

std::list提供自己的sort函数作为成员函数的原因是它不是一个随机可访问的容器；它只提供双向迭代器（因为它旨在表示一个双向链表，这是有道理的）。通用的std::sort 函数需要随机访问迭代器，因此您不能将它与std::list 一起使用。 std::list 提供了自己的 sort 函数，以便对其进行排序。

一般来说，容器应该实现算法有两种情况：

如果通用算法无法在容器上运行，但有一个不同的、特定于容器的算法可以提供相同的功能，例如 std::list::sort。
如果容器可以提供比通用算法更有效的算法的特定实现，例如std::map::find，它允许在对数时间内在映射中找到元素（通用std::find 算法执行线性搜索，因为它不能假定范围已排序）。

【讨论】：

[实现容器特定算法可能还有其他原因；这些只是查看 STL 容器时想到的两个大问题]
+1，但肯定更好的解决方案是让std::sort() 移交给以迭代器的容器类型为模板的类中的静态函数。基类模板将默认提供需要随机访问的实现，但（作为类模板）它可以部分专门用于list<T>。该框架将允许任何设计容器的人也提供可通过std::sort() 访问的对其进行排序的函数，因此无需混淆地将sort() 作为方法添加到某些类而不是其他类。
@j_random_hacker：我不相信这种方法足够通用以支持所有可能的容器。考虑一个容器，其中迭代器不足以执行排序，并且您需要访问容器本身（我认为这对于典型的 list 实现来说不是问题，但您绝对可以在其中实现一个序列容器案例）。
@j_random_hacker：完全同意，find也是如此。
在这种情况下，也许您需要一种不同的 sort(...) 算法，它可以采用整个容器并且可以专门针对它们。

【解决方案5】：

回答“为什么？”的问题

std::vector 的排序算法与对原生数组的排序相同，并且（可能）与对自定义向量类的排序相同。

STL 旨在分离容器和算法，并具有将算法应用于具有正确特征的数据的有效机制。

这使您可以编写一个可能具有特定特征的容器，并免费使用算法。只有当数据的某些特殊特征意味着标准算法不合适时，才会提供自定义实现，例如 std::list。

【讨论】：

【解决方案6】：

答案已经有了有趣的元素，但实际上关于这个问题还有更多要说的：虽然“为什么std::vector 没有sort 成员函数？”的答案？确实是“因为标准库只有在提供比通用算法更多的时候才提供成员函数”，真正有趣的问题是“为什么std::list 有一个sort 成员函数？”，还有一些事情没有解释然而：是的，std::sort 仅适用于随机访问迭代器，std::list 仅提供双向迭代器，但即使 std::sort 使用双向迭代器，std::list::sort 仍会提供更多。原因如下：

首先，std::list::sort 是稳定的，而std::sort 则不是。当然还有std::stable_sort，但它也不适用于双向迭代器。
std::list::sort 一般实现了归并排序，但它知道它是对列表进行排序，并且可以重新链接节点而不是复制东西。支持列表的归并排序可以在 O(n log n) 时间内对列表进行排序，仅需要 O(log n) 额外内存，而典型的归并排序（例如 std::stable_sort）使用 O(n) 额外内存或 O( n log² n) 复杂度。
std::list::sort 不会使迭代器无效。如果迭代器指向列表中的特定对象，那么它在排序后仍将指向同一个对象，即使它在列表中的位置与排序前不同。
最后但同样重要的是，std::list::sort 不会移动或交换对象，因为它只会重新链接节点。这意味着当您需要对移动/交换昂贵的对象进行排序时，它可能会更高效，而且它可以对甚至不可移动的对象列表进行排序，这对于std::sort!

基本上，即使 std::sort 和 std::stable_sort 与双向或前向迭代器一起使用（这完全有可能，我们知道可以使用它们的排序算法），它们仍然无法提供 std::list::sort 必须提供的所有功能提供，并且他们也无法重新链接节点，因为标准库算法不允许修改容器，只能修改指向的值（重新链接节点算作修改容器）。另一方面，专用的std::vector::sort 方法不会提供任何有趣的东西，因此标准库没有提供。

请注意，关于std::list::sort 的所有内容也适用于std::forward_list::sort。

【讨论】：