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C++中的std::upper_bound是什么?(如何确定元素的插入边界)

穿越時空

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发布时间:2026-02-15 11:16:38

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来源于php中文网

原创

std::upper_bound 返回第一个大于给定值的元素位置,不查找相等或“不大于”的元素;例如在{1,2,2,3,4}中查2时指向3(索引3),要求范围已按相同比较规则升序排序。

c++中的std::upper_bound是什么?(如何确定元素的插入边界)

std::upper_bound 返回的是「第一个大于」的位置

它不找相等的元素,也不找“刚好不大于”的位置——它只认准一个条件:!(value 不成立的那个起点。换句话说,返回的是所有满足 <code>element > value 的第一个迭代器。

常见错误是把它和 std::lower_bound 搞混:比如在 {1,2,2,3,4} 里查 2std::lower_bound 指向第一个 2(索引 1),而 std::upper_bound 指向 3(索引 3)。这正是插入重复元素时“插在相同元素之后”的边界。

  • 必须保证输入范围已按相同比较规则升序排序,否则行为未定义
  • 默认用 比较,若自定义比较函数(如 <code>std::greater<int></int>),整个逻辑要反过来理解
  • 返回值可能等于 end(),检查前务必判断,否则解引用会崩溃

怎么用 std::upper_bound 插入新元素不破坏顺序

典型场景:维护一个有序 std::vector,每次插入都保持升序,且允许重复——这时 std::upper_bound 给出的位置,就是新元素该塞进去的地方(插在所有相同元素之后)。

示例:往 vec = {1,2,2,2,3} 插入 2,用 std::upper_bound(vec.begin(), vec.end(), 2) 得到指向 3 的迭代器,vec.insert(it, 2) 后变成 {1,2,2,2,2,3}

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  • 别直接用 push_back 再排序——O(n log n),而 upper_bound + insert 是 O(n),查找部分仅 O(log n)
  • std::setstd::multiset 虽自动有序,但不支持随机访问;若你需要下标或频繁切片,还是得用 vector + 手动维护
  • std::deque 同样适用,但 insert 在中间性能差,慎用

传错比较函数会导致 upper_bound 完全失效

如果你用 std::sort(vec.begin(), vec.end(), std::greater<int>())</int> 排成降序,再直接调 std::upper_bound(vec.begin(), vec.end(), x)(没传第三个参数),结果毫无意义——因为默认仍按 查,和排序依据不一致。

正确做法是显式传同样的比较器:std::upper_bound(vec.begin(), vec.end(), x, std::greater<int>())</int>。此时它找的是「第一个小于 x」的位置(因 greater 下,“大于”逻辑被重定义)。

  • 编译器不会报错,运行时返回看似合理的迭代器,但位置大概率错——这是最隐蔽的坑
  • lambda 比较器也一样:排序和查找必须用同一个 lambda 实例(或语义完全一致的副本)
  • auto it = ... 接收时,注意迭代器类型与容器匹配,别跨容器混用

在 map/set 中没有 upper_bound 成员函数?其实有,但用法不同

std::mapstd::set 确实提供了 upper_bound 成员函数,但它不是算法,而是关联容器特化版本:时间复杂度 O(log n),且不接受自定义比较器参数(直接用容器构造时的比较器)。

例如:my_map.upper_bound(key) 返回第一个键严格大于 keyiterator;而算法版 std::upper_bound(my_map.begin(), my_map.end(), ...) 不仅多此一举,还可能因 pair 比较逻辑出错(默认按 first 再按 second)。

  • std::map/std::set,永远优先用成员函数 upper_bound,别用 std::upper_bound 算法
  • std::unordered_map 没有 upper_bound——它根本无序,没法定义“上界”
  • 成员函数返回 iterator,算法版返回任意迭代器类型(如 vector::iterator),不能混赋值

真正容易被忽略的是:upper_bound 的“大于”是严格大于,且依赖你提供的比较关系是否满足严格弱序。哪怕只在一个边缘 case 里违反(比如自定义比较函数对相等对象返回 true),整个查找就不可靠——这种 bug 往往只在特定数据组合下暴露,很难复现。

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