如何将单独的数组排序在一起（类似于按一列对表格进行排序）？

Question

给定两个或多个数组，我如何选择对一个数组进行排序并相应地对其他数组进行排序？这类似于按一列对表格进行排序。

int main()
{
    int values1[] = {5, 4, 3, 2, 1};
    double values2[] = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};
    std::string values3[] = {"h", "e", "l", "l", "o"};

    // sort by values1

    // values1 = {1, 2, 3, 4, 5};
    // values2 = {5.0, 4.0, 3.0, 2.0, 1.0};
    // values3 = {"o", "l", "l", "e", "h"};

    // sort by values3

    // values1 = {4, 5, 3, 2, 1};
    // values2 = {2.0, 1.0, 3.0, 4.0, 5.0};
    // values3 = {"e", "h", "l", "l", "o"};
}

以下是我想出的一些策略。我希望你能给我一些正确方向的提示。谢谢！

策略一：

1. 创建一个结构struct sortstruct{int i; double d; std::string s};
2. 在里面创建向量和复制值
3. 编写谓词函数并使用 std::sort
4. 将值复制回原始结构。

这似乎很容易，但这也涉及将所有数据复制两次，并且如果数组很大，还会创建很多小对象。此外，如果数组数量不同，这也不灵活。

策略 2：

1. 复制要排序的数组。
2. 使用 std::sort 对副本进行排序。
3. 遍历排序后的副本，对于每个值，找到原始数组中的值，然后交换所有值数组中的索引位置。

也很容易实现，但是在未排序的数组中查找值需要二次时间（每个值的线性时间）。

策略 3：

1. 实现自定义排序算法，该算法采用“键”数组并将所有交换应用到其他数组。

我不喜欢我必须自己进行排序。但如果这是最好的策略，这当然没问题。

Answer 1

最好的解决方案可能是创建一个包含值的结构或使用std::tuple，将它的实例放在一个向量中并对后者进行排序，从而摆脱所有其他数组。

如果你不能这样做，你可以引入一个间接层，即一个索引数组（实际上是一个查找数组）。
根据您的策略对其进行排序，并且永远不要更改其他数组中项目的位置。每当您想要获取第 i 个元素元组时，请从索引数组中获取第 i 个元素，并使用它从所有其他数组中获取正确的值。
如果您将来添加越来越多的数组，您不会有问题，只要您创建它们以某种方式相对于另一个隐式排序。
当您添加一个新元组时，只需将其他数组的 size 推到索引数组的末尾（我假设它们都具有相同的大小）：这将是新数组的索引元素。如果需要，然后再次对索引数组进行排序。
排序函数可能需要您传递一个可以访问外部数组的比较函数，但使用 lambda 和通过引用捕获非常简单。

Answer 2

实际上，我建议使用将分布在各个数组中的元组联系在一起的数据结构，例如 struct 或 tuple。

但是人们可以利用这样一个事实，像qsort 这样的排序算法使用自定义比较函数来决定是否交换两个值。 鉴于此，可以定义一个比较函数，该函数除了返回比较结果外，还具有“手动”交换其他数组中的值的副作用。

我知道它很丑，因为它依赖于排序算法 qsort 的内部结构，而且我不完全确定我是否错过了一些重要的东西（如果有人因此而否决答案，我不会哭泣）。但在非常特殊的情况下，它可能会有所帮助：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int values1[] = {5, 4, 3, 2, 1};
double values2[] = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};
std::string values3[] = {"h", "e", "l", "l", "o"};

int cmpfunc( const void *a, const void *b) {
    // calculate the array indexes of a and b using pointer arithmetics:
    size_t indexA = ((int*)a - values1);  
    size_t indexB = ((int*)b - values1);
    int result = *(int*)a - *(int*)b;
    if (result > 0) {
        swap(values2[indexA],values2[indexB]);
        swap(values3[indexA],values3[indexB]);
    }
    return result;
}

int main() {
    qsort(values1, 5, (size_t) sizeof(int), cmpfunc);
    return 0;
}

Answer 3

range-v3，你可以这样做

ranges::sort(ranges::view::zip(values1, values2, values3),
             std::less<>{},
             [](const auto& t) { return std::get<1>(t);}); // Projection

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