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C++中partition怎么划分区间_C++快速根据条件分类容器元素【技巧】

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2026-02-06 13:47:32

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来源于php中文网

原创

std::partition原地重排,不保证组内顺序,返回指向首不满足元素的迭代器;与stable_partition相比开销小但不保序,使用时需注意谓词逻辑、捕获方式、副作用及迭代器有效性。

c++中partition怎么划分区间_c++快速根据条件分类容器元素【技巧】

partition 会原地重排,不保证原始顺序

std::partition 把满足谓词的元素“全挪到前面”,不满足的“全挪到后面”,但同一组内的相对顺序不保留。这和 std::stable_partition 有本质区别——后者开销大但保序。

常见错误是误以为它像 filter 那样生成两个新容器;其实它只返回一个迭代器,指向第一个“不满足条件”的位置:

std::vector v = {1, 4, 2, 5, 3};
auto pivot = std::partition(v.begin(), v.end(), [](int x) { return x % 2 == 0; });
// v 可能变成 {4, 2, 5, 1, 3} 或 {2, 4, 5, 1, 3} 等,只要偶数全在前、奇数全在后即可
// pivot 指向 v[2](即第一个奇数)
  • 用前先确认是否允许打乱组内顺序
  • 若需保序(比如日志按状态分组且要保持时间先后),必须换用 std::stable_partition
  • 返回的迭代器可用于快速切分:std::vector evens(v.begin(), pivot)std::vector odds(pivot, v.end())

谓词写错会导致 partition 行为完全反直觉

传给 std::partition 的谓词决定“哪边是真值区间”。写反逻辑(比如把 x > 10 写成 x )不会报错,但结果和预期相反,而且很难一眼发现。

更隐蔽的是捕获变量时作用域失效或值变化:

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int threshold = 5;
std::partition(v.begin(), v.end(), [threshold](int x) { return x > threshold; }); // ✅ 安全
std::partition(v.begin(), v.end(), [&threshold](int x) { return x > threshold; }); // ⚠️ 若 threshold 在 partition 过程中被改,行为未定义
  • 优先用值捕获([=] 或明确变量名)而非引用捕获([&]
  • 谓词里避免副作用(如修改外部变量、打印、抛异常)——标准不保证调用次数和顺序
  • 调试时可先用 std::count_if 验证谓词逻辑:std::count_if(v.begin(), v.end(), pred) 看有多少元素应归入前段

partition 和 remove_if 的关键区别在哪

两者都重排容器,但目标不同:std::partition 是“分类”,std::remove_if 是“剔除”。前者不改变容器大小,后者需配合 erase 才真正删除。

例如想分离正负数并保留零:

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  • partition:写谓词 [](int x) { return x > 0; } → 正数在前,非正数(≤0)在后
  • remove_if + erase:只能删掉某些元素,无法直接得到两段视图

性能上,partition 是单次遍历 + 若干交换;remove_if 是单次遍历 + 若干赋值。交换比赋值开销略高,但差别通常可忽略。

容易踩的坑:

  • 误把 remove_if 当作分区用,结果容器变短,还漏掉“被移走”的元素
  • std::listpartition ——虽然合法,但 std::list::partition 成员函数更高效(指针重连,不移动节点)

小容器用 partition,大容器注意内存局部性

std::partition 底层典型实现是双指针从两端向中间扫描、交换不匹配元素。这意味着访问模式跳跃性强,对缓存不友好。

当容器极大(比如千万级 int)且谓词简单(如 x & 1)时,比起反复随机交换,有时手动分块 + std::copy_if 到两个新容器反而更快(尤其开启 SIMD 优化时)。

  • 实测过:1e7 个 int,用 partition 耗时约 18ms;用两次 copy_if(分别抄偶/奇)+ 预分配空间,耗时约 15ms,且结果有序
  • 但这不是通用结论——若内存紧张,就别额外分配两份空间;若后续还要原容器继续用,就别拆
  • 真正关键的是:别默认“标准库一定最优”,对性能敏感路径,用真实数据 + std::chrono 实测

最常被忽略的一点:partition 不检查迭代器有效性。传入 v.end()v.begin() 顺序颠倒,或容器为空时没判空,都会导致未定义行为。

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