std::nth_element

ヘッダ `<algorithm>` で定義
	(1)
template< class RandomIt > void nth_element( RandomIt first, RandomIt nth, RandomIt last );			(C++20未満)
template< class RandomIt > constexpr void nth_element( RandomIt first, RandomIt nth, RandomIt last );			(C++20以上)
template< class ExecutionPolicy, class RandomIt > void nth_element( ExecutionPolicy&& policy, RandomIt first, RandomIt nth, RandomIt last );		(2)	(C++17以上)
		(3)
template< class RandomIt, class Compare > void nth_element( RandomIt first, RandomIt nth, RandomIt last, Compare comp );				(C++20未満)
template< class RandomIt, class Compare > constexpr void nth_element( RandomIt first, RandomIt nth, RandomIt last, Compare comp );				(C++20以上)
template< class ExecutionPolicy, class RandomIt, class Compare > void nth_element( ExecutionPolicy&& policy, RandomIt first, RandomIt nth, RandomIt last, Compare comp );			(4)	(C++17以上)

nth_element は以下のように [first, last) 内の要素を並べ替える部分ソートアルゴリズムです。

nth の指す要素は、もし [first, last) がソートされたならばその位置に現れたであろう要素に変更されます。
この新しい nth 要素より前のすべての要素は、その新しい nth 要素より後の要素より小さいまたは等しくなります。

より形式的に言うと、 nth_element は、範囲 [first, nth) 内の任意の i および範囲 [nth, last) 内の任意の j について、　!(*j < *i)（(1-2) の場合) または comp(*j, *i) == false ((3-4) の場合) が成立するように、範囲 [first, last) を昇順に部分的にソートします。位置 nth に置かれる要素は、もし範囲が完全にソートされたならばちょうどその位置に現れたであろう要素になります。

nth は終端イテレータであっても構いません。その場合、この関数は効果を持ちません。

1) 要素は operator< を用いて比較されます。

3) 要素は指定された二項比較関数 comp を用いて比較されます。

2,4) (1,3) と同じですが、 policy に従って実行されます。これらのオーバーロードは、 std::is_execution_policy_v<std::decay_t<ExecutionPolicy>> が true でなければ、オーバーロード解決に参加しません。

first, last	-	ソートする範囲を定義するランダムアクセスイテレータ
nth	-	ソートの分割点を定義するランダムアクセスイテレータ
policy	-	使用する実行ポリシー。詳細は実行ポリシーを参照してください
comp	-	最初の要素が2番目の要素より小さい (前に順序づけられる) 場合に true を返す、比較関数オブジェクト (Compare の要件を満たすオブジェクト)。比較関数のシグネチャは以下と同等なものであるべきです。 bool cmp(const Type1 &a, const Type2 &b); シグネチャが const & を持つ必要はありませんが、関数は渡されたオブジェクトを変更してはならず、 `Type1` 型および `Type2` 型 (およびそれらの const 修飾された型) のすべての値を値カテゴリに関わらず受理できなければなりません (そのため Type1 & は許されません。また Type1 に対してムーブがコピーと同等でなければ Type1 も許されません (C++11以上))。型 Type1 および Type2 は、どちらも RandomIt 型のオブジェクトの逆参照から暗黙に変換可能なものでなければなりません。
型の要件
- `RandomIt` は ValueSwappable および LegacyRandomAccessIterator の要件を満たさなければなりません。
- `RandomIt` を逆参照した型は MoveAssignable および MoveConstructible の要件を満たさなければなりません。

[編集] 戻り値

(なし)

[編集] 計算量

1,3) 平均的な場合は std::distance(first, last) に比例。

2,4) 述語の O(N) 回の適用および O(N log N) 回の swap、ただし N = last - first です。

[編集] 例外

テンプレート引数 ExecutionPolicy を持つオーバーロードは以下のようにエラーを報告します。

アルゴリズムの一部として呼び出された関数の実行が例外を投げ、 ExecutionPolicy が標準のポリシーのいずれかの場合は、 std::terminate が呼ばれます。それ以外のあらゆる ExecutionPolicy については、動作は処理系定義です。
アルゴリズムがメモリの確保に失敗した場合は、 std::bad_alloc が投げられます。

[編集] ノート

使用されるアルゴリズムは、一般的にはイントロセレクトですが、平均的なケースの計算量が適切な他の選択アルゴリズムも許されます。

[編集] 例

Run this code

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <functional>
 
int main()
{
    std::vector<int> v{5, 6, 4, 3, 2, 6, 7, 9, 3};
 
    std::nth_element(v.begin(), v.begin() + v.size()/2, v.end());
    std::cout << "The median is " << v[v.size()/2] << '\n';
 
    std::nth_element(v.begin(), v.begin()+1, v.end(), std::greater<int>());
    std::cout << "The second largest element is " << v[1] << '\n';
}

出力:

The median is 5
The second largest element is 7

[編集] 関連項目

partial_sort_copy	指定範囲の最初の N 個の要素がソートされたコピーを作成します (関数テンプレート) [edit]
stable_sort	等しい要素間の順序を維持しながら指定範囲の要素をソートします (関数テンプレート) [edit]
sort	指定範囲を昇順にソートします (関数テンプレート) [edit]

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