C++11标准模板（STL）- 算法（std::lower_bound）

定义于头文件 

算法库提供大量用途的函数（例如查找、排序、计数、操作），它们在元素范围上操作。注意范围定义为 [first, last) ，其中 last 指代要查询或修改的最后元素的后一个元素。

返回指向第一个不小于给定值的元素的迭代器

std::lower_bound

返回指向范围 [first, last) 中首个不小于（即大于或等于） value 的元素的迭代器，或若找不到这种元素则返回 last 。

范围 [first, last) 必须已相对于表达式 element < value 或 comp(element, value) 划分，即所有令该表达式为 true 的元素必须前趋所有令该表达式为 false 的元素。完全排序的范围满足此判别标准。

第一版本用 operator< 比较元素，第二版本用给定的比较函数 comp 。

参数

返回值

指向首个不小于 value 的元素的迭代器，或若找不到这种元素则为 last 。

复杂度

进行的比较次数与 first 和 last 间的距离成对数（至多 log
2(last - first) + O(1) 次比较）。然而，对于非遗留随机访问迭代器 (LegacyRandomAccessIterator) ，迭代次自增次数为线性。

可能的实现

版本一

template<class ForwardIt, class T>
ForwardIt lower_bound(ForwardIt first, ForwardIt last, const T& value)
{
    ForwardIt it;
    typename std::iterator_traits<ForwardIt>::difference_type count, step;
    count = std::distance(first, last);
 
    while (count > 0) {
        it = first; 
        step = count / 2; 
        std::advance(it, step);
        if (*it < value) {
            first = ++it; 
            count -= step + 1; 
        }
        else
            count = step;
    }
    return first;
}

版本二

template<class ForwardIt, class T, class Compare>
ForwardIt lower_bound(ForwardIt first, ForwardIt last, const T& value, Compare comp)
{
    ForwardIt it;
    typename std::iterator_traits<ForwardIt>::difference_type count, step;
    count = std::distance(first, last);
 
    while (count > 0) {
        it = first;
        step = count / 2;
        std::advance(it, step);
        if (comp(*it, value)) {
            first = ++it;
            count -= step + 1;
        }
        else
            count = step;
    }
    return first;
}

调用示例

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <functional>
#include <vector>
#include <iterator>
#include <time.h>
 
using namespace std;
 
struct Cell
{
    int x;
    int y;
 
    Cell &operator +=(const Cell &cell)
    {
        x += cell.x;
        y += cell.y;
        return *this;
    }
 
    bool operator <(const Cell &cell) const
    {
        if (x == cell.x)
        {
            return y < cell.y;
        }
        else
        {
            return x < cell.x;
        }
    }
};
 
std::ostream &operator<<(std::ostream &os, const Cell &cell)
{
    os << "{" << cell.x << "," << cell.y << "}";
    return os;
}
 
template<class ForwardIt, class T, class Compare>
ForwardIt binary_find(ForwardIt first, ForwardIt last, const T& value, Compare comp = {})
{
    // 注意：类型 T 和 Forward 解引用后的类型都必须可隐式转换为
    // 用于 Compare 的 Type1 和 Type2 。
    // 这严格于 lower_bound 要求（见上述）
 
    first = std::lower_bound(first, last, value, comp);
    return first != last && !comp(value, *first) ? first : last;
}
 
int main()
{
    srand((unsigned)time(NULL));;
 
    std::cout.setf(std::ios_base::boolalpha);
 
    auto func1 = []()
    {
        int n = std::rand() % 10 + 100;
        Cell cell{n, n};
        return cell;
    };
 
    vector<Cell> cells(8);
    std::generate(cells.begin(), cells.end(), func1);
 
    std::sort(cells.begin(), cells.end());
    std::cout << "cells :               ";
    std::copy(cells.begin(), cells.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl << std::endl;
 
    auto lower = std::lower_bound(cells.begin(), cells.end(), *(cells.begin() + 3));
    auto upper = std::upper_bound(cells.begin(), cells.end(), *(cells.begin() + 3));
 
    std::cout << "cells lower upper:    ";
    std::copy(lower, upper, std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl << std::endl;
 
    auto is_sortfa = [](const Cell & a, const Cell & b)
    {
        if (a.x == b.x)
        {
            return a.y < b.y;
        }
        return a.x < b.x;
    };
 
    auto is_sortfb = [](const Cell & a, const Cell & b)
    {
        if (a.x == b.x)
        {
            return a.y > b.y;
        }
        return a.x > b.x;
    };
 
    lower = std::lower_bound(cells.begin(), cells.end(), *(cells.begin() + 3), is_sortfa);
    upper = std::upper_bound(cells.begin(), cells.end(), *(cells.begin() + 3), is_sortfb);
 
    std::cout << "cells lower upper:    ";
    std::copy(lower, upper, std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl << std::endl;
 
 
    auto it = binary_find(cells.cbegin(), cells.cend(), *(cells.begin() + 3), is_sortfa);
    if (it != cells.cend())
    {
        std::cout << *it << " found at index " << std::distance(cells.cbegin(), it);
    }
    std::cout << std::endl ;
 
    return 0;
}

 输出