Question

以下代码用于实现冒泡排序。为什么在这种情况下使用模板？ swapped变量的目的是什么？即使我从循环代码中移除swapped变量和swapped condition仍然可以正常工作

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <iterator>

template <typename RandomAccessIterator>
void bubble_sort(RandomAccessIterator begin, RandomAccessIterator end) {
  bool swapped = true;
  while (begin != end-- && swapped) {
    swapped = false;
    for (auto i = begin; i != end; ++i) {
      if (*(i + 1) < *i) {
        std::iter_swap(i, i + 1);
        swapped = true;
      }
    }
  }
}

int main() {
  int a[] = {100, 2, 56, 200, -52, 3, 99, 33, 177, -199};
  bubble_sort(std::begin(a), std::end(a));
  copy(std::begin(a), std::end(a), std::ostream_iterator<int>(std::cout, " "));
  std::cout << "\n";
}

另一个实施：

template<typename Iterator>
 void bubbleSort(Iterator first, Iterator last)
 {
     Iterator i, j;
     for (i = first; i != last; i++)
         for (j = first; j < i; j++)
             if (*i < *j)
                 std::iter_swap(i, j); // or std::swap(*i, *j);
 }

Answer 1

模板只是为了方便使用不同类型的功能。实现函数以使用迭代器而不是简单的数组可以为指针和大小节省很多麻烦。

swapped变量向算法指示从begin到end的上次运行未导致任何交换。这意味着数组已经在这个范围内进行了排序（并且排除了end之后的排序，因为这是之前过程中处理的内容）并且不需要循环直到begin和end迭代器是相同的。如果删除此检查，该算法将起作用，但如果部分排序的数组，可能会浪费时间。

让我们来看看这个例子：

0: {1   2   5   3   4} (begin = 0, end = 4)
1: {1   2   3   4   5} (begin = 0, end = 3)
2: {1   2   3   4   5} (begin = 0, end = 2)
3: {1   2   3   4   5} (begin = 0, end = 1)
4: {1   2   3   4   5} (begin = 0, end = 0)

您可以看到0:数组已经排序后，但没有swapped标志，算法不会中断并继续检查。如果1: swapped标志为false之后该标志位于{{1}}并且算法退出。

Answer 2

不同的容器有自己的迭代器类型。例如，对于一维数组，使用指针作为迭代器，而对于std :: vector类型的对象，则使用此模板类中定义的迭代器。

变量swapped用作元素是否已经排序的标准。如果在遍历序列时没有交换序列的元素，则表示序列已经排序。

考虑到您显示的实现由于此声明而具有未定义的行为

while (begin != end-- && swapped) {
                ^^^^

因为当范围可以为空时，尝试递减最后一个迭代器。所以实施是不正确的。

此外，该算法效率不高。例如，在内部循环的一些迭代之后，数组的尾部可以已经被排序。但是在外部循环中，最后一个迭代器只向左移动一个位置。

使用前向迭代器进行冒泡排序就足够了。在这种情况下，即使使用std::forward_list和其他没有随机访问迭代器的容器，您也可以使用该算法。

这是一个演示程序，展示了如何使用前向迭代器实现算法。

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <iterator>
#include <forward_list>

template <typename ForwardIterator>
void bubble_sort( ForwardIterator first, ForwardIterator last )
{
    for ( ForwardIterator sorted = first; first != last; last = sorted )
    {
        sorted = first;
        for ( ForwardIterator current = first, prev = first; ++current != last; ++prev )
        {
            if ( *current < *prev )
            {
                std::iter_swap( current, prev );
                sorted = current;
            }
        }
    }
}

int main() 
{
    int a[] = { 100, 2, 56, 200, -52, 3, 99, 33, 177, -199 };

    bubble_sort( std::begin( a ), std::end( a ) );
    std::copy( std::begin( a ), std::end( a ), 
               std::ostream_iterator<int>( std::cout, " " ) );
    std::cout << "\n";

    std::forward_list<int> lst = { 100, 2, 56, 200, -52, 3, 99, 33, 177, -199 };

    bubble_sort( std::begin( lst ), std::end( lst ) );
    std::copy( std::begin(lst ), std::end( lst ), 
               std::ostream_iterator<int>( std::cout, " " ) );
    std::cout << "\n";
}

程序输出

-199 -52 2 3 33 56 99 100 177 200 
-199 -52 2 3 33 56 99 100 177 200

程序中使用了数组std::forward_list类型的对象，算法可以应用于两个容器。

c ++中的冒泡排序实现

2 个答案: