STL主要包含容器，迭代器，演算法三塊內容，使用者可以對容器進行一系列的操作，比如遍歷和計算，而STL提供的迭代器和容器完美地提供了這樣的介面。其中std::vector是最常用的容器之一，vector是一個模板類，定義在名稱空間namespace下，使用vector需要在包含相關標頭檔案。今天主要講解對vector的排序的使用。

常見的排序演算法有快速排序、氣泡排序、歸併排序等。STL中sort函式的實現跟STL的版本有關，而往往sort函式是由多種排序演算法混合而成的。

1. vector元素為內建資料型別

STL中sort函式的使用方法如下，預設對容器進行從小到大的排序。

#include <vector> //
 
 std::vector
#include <algorithm> // std::sort

int main(){

    std::vector<int> vi{2, 0, 1, 8, 1, 2, 1, 5};
    std::sort(vi.begin(), vi.end());
　　 // 相當於 std::sort(vi.begin(), vi.end(), std::less<int>());

    for (int i = 0; i < vi.size(); ++i) {
        printf("%d ", vi[i]);
    }

    printf(
 
"\n");

// output: 0 1 1 1 2 2 5 8

當然也可以指定對容器進行從大到小的排序：

#include <vector> // std::vector
#include <algorithm> // std::sort

int main(){

    std::vector<int> vi{2, 0, 1, 8, 1, 2, 1, 5};
    std::sort(vi.begin(), vi.end(), std::greater<int>());

    for (int i = 0; i < vi.size(); ++i) {
        printf(
 
"%d ", vi[i]);
    }

    printf("\n");

// output: 8 5 2 2 1 1 1 0

2. vector元素為使用者自定義資料型別

如果vector內的元素為使用者自定義型別，並且使用者想要按照自定義型別的某些組合特性進行排序。先來看看sort函式的定義：

template <class RandomAccessIterator, class Compare>
  void sort (RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last, Compare comp);

其中前兩個引數為迭代器型別，第三個引數為比較函式。下面的例子中，類Character擁有兩個屬性，age_ 和 name_，這裡為了簡單起見，變數均為public。現在需要對一個元素型別為Character的vector進行按照Character的 age_ 從小打到進行排序。

class Character {
public:
    Character(int n, string s) : age_(n), name_(s) {}
    int age_;
    string name_;
};

class Compare {
public:
    bool operator() (Character* ca, Character* cb) {
        return ca->age_ < cb->age_;
    }
};


int main(){
    vector<Character*> vc{new Character(1, "sasaki"), new Character(2, "nozomi"), new Character(1, "satchel"), new Character(6, "qingtian")};

    sort(vc.begin(), vc.end(), Compare());

    for (int i = 0; i < vc.size(); ++i) {
        printf("%s ", vc[i]->name_.c_str());
    }

    return 0;
}

// output: sasaki satchel nozomi qingtian

對於sort的第三個函式，使用者可以自己定義任何型別的比較方式，但是需要滿足 strict weak ordering 的條件：

X    a;
X    b;

Condition:                  Test              Result
a is equivalent to b:       Compare(a, b)     false
                            Compare(b, a)     false

a is less than b            Compare(a, b)     true                            
                            Compare(b, a)     false

b is less than a            Compare(a, b)     false                            
                            Compare(b, a)     true

上述例子中的 Compare 函式基於 Character 物件的 age_ 變數值進行比較。根據 strict weak ordering 的條件，對 vector 按照某種條件進行排序就比較好理解了。

對於 vector 的兩個元素 a, b，如果 a 必須排在 b 前面，需要滿足下面的條件：Compare(a, b) = true, Compare(b, a) = false; 如果滿足 Compare(a, b) = false & Compare(b, a) = false，則說明兩個元素是相等的；

拓展：對 vector 中的元素進行排序，使得 age_ 為 1 的元素排在前面，age_ != 1的元素排在後面；

分析：這種情況下 Character 被分為兩類，age_ ==1 和 age_ != 1；對於任意兩個 Character 物件 a, b：

1. 相等（a == b）：a->age_ == 1 && b->age_ ==1，或者 a->age_ != 1 && b->age_ != 1；

2. 小於（a < b）：a->age_ == 1 && b->age_ != 1；

class Compare {
public:
    bool operator() (Character* ca, Character* cb) {
        if (ca->age_ == 1 && cb->age_ == 1 ||
            ca->age_ != 1 && cb->age_ != 1) return false;
        return ca->age_ == 1;
    }
};

完整的測試程式碼：

class Character {
public:
    Character(int n, string s) : age_(n), name_(s) {}
    int age_;
    string name_;
};

class Compare {
public:
    bool operator() (Character* ca, Character* cb) {
        if (ca->age_ == 1 && cb->age_ == 1 ||
            ca->age_ != 1 && cb->age_ != 1) return false;
        return ca->age_ == 1;
    }
};


int main() {
    vector<Character*> vc{ new Character(1, "sasaki"), new Character(2, "nozomi"), new Character(1, "satchel"), new Character(6, "qingtian") };

    sort(vc.begin(), vc.end(), Compare());

    for (int i = 0; i < vc.size(); ++i) {
        printf("%s ", vc[i]->name_.c_str());
    }

    return 0;
}

// output: sasaki satchel nozomi qingtian

Reference:

1. std::sort

2. comparator

3. strict weak order