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c++中如何对数组进行排序_c++数组排序算法汇总

穿越時空

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发布时间:2026-01-01 18:38:57

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来源于php中文网

原创

std::sort 是对普通数组排序最简单可靠的方法,底层为 introsort,平均时间复杂度 O(n log n),需传指针范围如 std::sort(arr, arr + 5),避免手写快排的边界错误。

c++中如何对数组进行排序_c++数组排序算法汇总

std::sort 对普通数组排序最简单可靠

绝大多数情况下,直接调用 std::sort 是最优解。它底层是 introsort(混合快排+堆排+插入排序),平均 O(n log n),且经过高度优化,比手写快排更稳、更快。

注意:必须传入指针范围,不能直接传数组名(会退化为指针,丢失长度)。

  • int arr[5] 排序:用 std::sort(arr, arr + 5),不是 std::sort(arr, arr + sizeof(arr))
  • 若用 std::vector,写法更安全:std::sort(vec.begin(), vec.end())
  • 自定义比较:传第三个参数,比如降序 std::sort(arr, arr + n, std::greater())

手动实现快排时,partition 边界容易出错

手写快排常见崩溃或死循环,基本都出在 partition 函数的 while 循环条件和指针移动顺序上。尤其当数组含重复元素或已有序时,边界越界或左右指针卡住很常见。

推荐使用「Lomuto 分区方案」并严格检查索引:

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int partition(int arr[], int low, int high) {
    int pivot = arr[high];
    int i = low - 1;
    for (int j = low; j < high; j++) {
        if (arr[j] <= pivot) {
            i++;
            std::swap(arr[i], arr[j]);
        }
    }
    std::swap(arr[i + 1], arr[high]);
    return i + 1;
}
  • 循环中 j (不是 ),避免访问 arr[high] 两次
  • 返回前必须执行 std::swap(arr[i + 1], arr[high]),否则 pivot 位置错误
  • 递归调用时,区间为 [low, pi - 1][pi + 1, high],不能漏掉 +1/-1

std::arraystd::vector 排序,别忘了包含头文件

新手常因漏掉 #include 导致 std::sort 报错,而编译器提示可能只显示 “not declared in this scope”,并不明确指出缺头文件。

  • std::array a = {3,1,4,1,5}; → 排序写法同原生数组:std::sort(a.begin(), a.end())
  • std::vector v = {3,1,4,1,5}; → 同样用 v.begin()/v.end(),支持动态大小
  • 如果用 C++20,还可直接 std::ranges::sort(v),但需额外包含

结构体数组排序必须提供合法的比较逻辑

对结构体数组调用 std::sort 时,若没传比较函数,编译器会尝试调用 operator。如果没定义,就报错;如果定义了但逻辑有误(比如未覆盖所有字段、返回非严格弱序),运行时可能行为异常(如排序不完整、崩溃)。

推荐显式传 lambda,清晰且不易出错:

struct Person {
    std::string name;
    int age;
};
std::vector people = {{"Alice", 30}, {"Bob", 25}};
std::sort(people.begin(), people.end(), [](const Person& a, const Person& b) {
    return a.age < b.age; // 按年龄升序
});
  • lambda 参数加 const Person& 避免拷贝开销
  • 比较逻辑必须满足严格弱序:反对称、传递、不可比性可传递
  • 若需多级排序(先按 age,age 相同时按 name),写成 a.age != b.age ? a.age

C++ 数组排序真正难的不是算法本身,而是指针边界、容器迭代器有效性、比较谓词的数学正确性——这些地方一错,轻则结果错,重则段错误,且很难调试。

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