传递数组的开始和结束位置

Question

我看到许多函数需要数组/向量的开始和结束位置。 我有两个疑问，一个在数组中，第二个在向量中：

1. 此代码

#include<iostream>
using namespace std;

int main(){

int arr[4] = {5, 3, 4, 7};
sort(begin(arr), end(arr));
for(int& x : arr) cout << x << " ";
return 0;
}

很好，因为 .begin() 和 .end() 分别返回指向数组的第一个和最后一个元素的指针（顺便说一句，如果我在任何地方错了，请纠正我）。

但是请解释一下这段代码是如何工作的：

#include<iostream>
using namespace std;

int main(){
int arr[4] = {5, 3, 4, 7};
sort(arr, arr + 4);
for(int& x : arr) cout << x << " ";
return 0;
}

---

1. 我知道如果您想对整个向量进行排序（或执行任何其他功能），您可以使用 .begin() 和 .end()。

但是，如果您只想对向量的一部分进行排序怎么办？就像左侧位置 L 和右侧位置 R 之间的向量一样。您将如何仅使用 .begin 和 .end 来做到这一点（不切片向量）？

非常感谢！

Answer 1

在您的第一个示例中，您应该编写。

sort(begin(arr), end(arr));

因为int[] 是内置类型（来自C）并且没有任何成员函数。 存在std::begin() 和std::end() 的重载适用于T[]，如上所示。

在 C 中，仅使用数组的 name 是一个表达式，它衰减 到该数组的开头。 例如，在：

int arr[4] = {5, 3, 4, 7};
int *p = arr;

p 是用数组中第一个元素的地址初始化的指针。 相当于

int *p = &(arr[0]);

此外，在 C 中，存在一种称为 指针算术 的东西。 这意味着您可以使用指针递增、递减、计算差值。 这里，p+4 表示与p 指向的元素之后的第四个元素相关的指针；在这个特定的例子中，它就在你的数组结束之后。 所以，回到你的第二个例子，arr 等价于begin(arr)，arr+4 等价于end(arr)。

我们不应该知道std::begin() 和std::end() 返回的迭代器 的确切性质的任何细节；我们唯一知道的是它们的行为就像指针的隐喻，以便告诉元素在哪里，移动到下一个元素...... 但是当这些元素的存储是内存的连续部分时（如T[]、std::array<T>、std::vector<T>...），在内部它们只不过是指针（我们不应该知道...但我们知道； ^) 此外，在这个特定的连续存储案例中，纯真指针是指针的完美隐喻......这就是为什么在设计时考虑到迭代器的 std::sort() 也适用于简单的指针，如 arr 和 @987654342 @。

您可能会对结束位置指向一个不存在的元素（就在数组中的最后一个元素之后）这一事实感到困惑。 这是许多算法的惯例：我们指定一个半开区间，包括第一个边界，排除第二个边界。 所以算法永远不会访问这个 one-step-too-far 元素；它会在到达之前停止。 这与经典的for() 循环一致：假设您想要五次迭代，您将编写for(int i=0; i<5; ++i) 以指定0 和5 作为边界，但实际上您将使用值0、1， 2、3、4 但不是5。

当只对数组的一部分进行排序时，您可以对指针或迭代器使用算术运算。

std::sort(std::begin(arr)+L, std::end(arr)-R);
std::sort(arr+L, arr+4-R);

假设 L 和 R 是您不想在数组的每个末端排序的元素数。

Answer 2

对于部分排序向量，您可以使用 std::partial_sort

vector<int> v = { 1, 3, 1, 10, 3, 3, 7, 7, 8 }; 

// Using std::partial_sort 
std::partial_sort(v.begin(), v.begin() + 3, v.end());

Answer 3

很好，因为 .begin() 和 .end() 返回指向数组第一个和最后一个元素的指针

两个函数都返回迭代器，而不是指针：

迭代器是任何对象，它指向元素范围（例如数组或容器）中的某个元素，能够使用一组运算符（至少具有递增 (++) 和取消引用 (*) 运算符）。

(https://www.cplusplus.com/reference/iterator/)

我们来看看std::sort的签名是什么。基本上是

template<class RandomIt>
void sort( RandomIt first, RandomIt last );

上面对RandomIt有一些要求：来自cppreference.com:

1. RandomIt 必须满足 ValueSwappable 和 LegacyRandomAccessIterator 的要求。
2. 解引用的 RandomIt 的类型必须满足 MoveAssignable 和 MoveConstructible 的要求。

Bullet 2 是对数组元素类型的要求。让我们看看1.：LegacyRandomAccessIterator是什么？

LegacyRandomAccessIterator 是一个 LegacyBidirectionalIterator，可以在恒定时间内移动以指向任何元素。

基本上这是一个类似指针的结构，允许以任意值递增（i + 5 可以），它提供随机访问（即您通常的operator[] 数组访问）。这正是指针arr 的含义。

总之，std::sort 需要一个随机访问迭代器作为参数，arr 是一个。

但是如果您只想对向量的一部分进行排序呢？

由于arr.begin()/arr.end() 是一个随机访问迭代器，您可以对它们进行递增和递减：

std::sort(std::begin(arr) + 2, std::end(arr) - 1);

您需要小心不要越界访问元素。

Answer 4

1. 看看这些功能。 std::begin 和 std::end。

2. 对于第二部分，您可能需要使用 std::advance 按索引移动迭代器

   int main()
   {
      int arr[4] = {5, 3, 4, 7};
      auto pos = std::begin(arr);
   
      // Will move the 'begin' iterator one element further.
      std::advance(pos , 1);
   
      // Will sort the elements after the first index.
      std::sort(start, std::end(arr));
      for(int& x : arr) cout << x << " ";
      return 0;
   }