std::ranges::next_permutation, std::ranges::next_permutation_result

Definiert in Header `<algorithm>`
Aufruf-Signatur
template< std::bidirectional_iterator I, std::sentinel_for<I> S, class Comp = ranges::less, class Proj = std::identity > erfordert std::sortable<I, Comp, Proj> constexpr next_permutation_result<I> next_permutation( I first, S last, Comp comp = {}, Proj proj = {} );	(1)	(seit C++20)
template< ranges::bidirectional_range R, class Comp = ranges::less, class Proj = std::identity > erfordert std::sortable<ranges::iterator_t<R>, Comp, Proj> constexpr next_permutation_result<ranges::borrowed_iterator_t<R>> next_permutation( R&& r, Comp comp = {}, Proj proj = {} );	(2)	(seit C++20)
Hilfstyp
template< class I > using next_permutation_result = ranges::in_found_result<I>;	(3)	(seit C++20)

1) Wandelt den Bereich [first, last) in die nächste Permutation um, wobei die Menge aller Permutationen lexikographisch bezüglich der binären Vergleichsfunktions-Objekte comp und des Projektionsfunktions-Objekts proj geordnet ist. Gibt {last, true} zurück, wenn eine solche "nächste Permutation" existiert; andernfalls wandelt es den Bereich in die lexikographisch erste Permutation um, als ob durch ranges::sort(first, last, comp, proj), und gibt {last, false} zurück.

2) Dasselbe wie (1), verwendet aber r als Quellbereich, als ob ranges::begin(r) als first und ranges::end(r) als last verwendet würden.

Die auf dieser Seite beschriebenen funktionsähnlichen Entitäten sind Algorithmus-Funktionsobjekte (informell als niebloids bekannt), d.h.

Können explizite Template-Argumentlisten bei keinem von ihnen angegeben werden.
Keiner von ihnen ist für Argument-abhängige Suche sichtbar.
Wenn einer von ihnen durch normale unqualifizierte Suche als Name links vom Funktionsaufrufoperator gefunden wird, wird die Argument-abhängige Suche unterdrückt.

[bearbeiten] Parameter

first, last	-	das Iterator-Sentinel-Paar, das den Bereich von Elementen definiert, die permutiert werden sollen
r	-	der Bereich von Elementen, die permutiert werden sollen
comp	-	Vergleichs- FunctionObject, das true zurückgibt, wenn das erste Argument kleiner als das zweite ist
proj	-	Projektion, die auf die Elemente angewendet wird

[bearbeiten] Rückgabewert

1) ranges::next_permutation_result<I>{last, true}, wenn die neue Permutation lexikographisch *größer* als die alte ist. ranges::next_permutation_result<I>{last, false}, wenn die letzte Permutation erreicht wurde und der Bereich zur ersten Permutation zurückgesetzt wurde.

2) Wie in (1), außer dass der Rückgabetyp ranges::next_permutation_result<ranges::borrowed_iterator_t<R>> ist.

[bearbeiten] Ausnahmen

Alle Ausnahmen, die von Iterator-Operationen oder dem Vertauschen von Elementen geworfen werden.

[bearbeiten] Komplexität

Höchstens $\scriptsize N/2$ $N / 2$ Vertauschungen, wobei $\scriptsize N$ $N$ ranges::distance(first, last) im Fall (1) oder ranges::distance(r) im Fall (2) ist. Im Durchschnitt über die gesamte Sequenz von Permutationen verwenden typische Implementierungen etwa 3 Vergleiche und 1,5 Vertauschungen pro Aufruf.

[bearbeiten] Hinweise

Implementierungen (z. B. MSVC STL) können Vektorisierung aktivieren, wenn der Iteratortyp contiguous_iterator modelliert und das Tauschen seines Werttyps weder eine nicht-triviale spezielle Memberfunktion noch eine ADL-gefundene swap aufruft.

[bearbeiten] Mögliche Implementierung

struct next_permutation_fn
{
    template<std::bidirectional_iterator I, std::sentinel_for<I> S,
             class Comp = ranges::less, class Proj = std::identity>
    requires std::sortable<I, Comp, Proj>
    constexpr ranges::next_permutation_result<I>
        operator()(I first, S last, Comp comp = {}, Proj proj = {}) const
    {
        // check that the sequence has at least two elements
        if (first == last)
            return {std::move(first), false};
        I i_last{ranges::next(first, last)};
        I i{i_last};
        if (first == --i)
            return {std::move(i_last), false};
        // main "permutating" loop
        for (;;)
        {
            I i1{i};
            if (std::invoke(comp, std::invoke(proj, *--i), std::invoke(proj, *i1)))
            {
                I j{i_last};
                while (!std::invoke(comp, std::invoke(proj, *i), std::invoke(proj, *--j)))
                {}
                std::iter_swap(i, j);
                std::reverse(i1, i_last);
                return {std::move(i_last), true};
            }
            // permutation "space" is exhausted
            if (i == first)
            {
                std::reverse(first, i_last);
                return {std::move(i_last), false};
            }
        }
    }
 
    template<ranges::bidirectional_range R, class Comp = ranges::less,
             class Proj = std::identity>
    requires std::sortable<ranges::iterator_t<R>, Comp, Proj>
    constexpr ranges::next_permutation_result<ranges::borrowed_iterator_t<R>>
        operator()(R&& r, Comp comp = {}, Proj proj = {}) const
    {
        return (*this)(ranges::begin(r), ranges::end(r),
                       std::move(comp), std::move(proj));
    }
};
 
inline constexpr next_permutation_fn next_permutation {};

[bearbeiten] Beispiel

Führen Sie diesen Code aus

#include <algorithm>
#include <array>
#include <compare>
#include <functional>
#include <iostream>
#include <string>
 
struct S
{
    char c;
    int i;
    auto operator<=>(const S&) const = default;
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const S& s)
    {
        return os << "{'" << s.c << "', " << s.i << "}";
    }
};
 
auto print = [](auto const& v, char term = ' ')
{
    std::cout << "{ ";
    for (const auto& e : v)
        std::cout << e << ' ';
    std::cout << '}' << term;
};
 
int main()
{
    std::cout << "Generate all permutations (iterators case):\n";
    std::string s{"abc"};
    do
    {
        print(s);
    }
    while (std::ranges::next_permutation(s.begin(), s.end()).found);
 
    std::cout << "\n" "Generate all permutations (range case):\n";
    std::array a{'a', 'b', 'c'};
    do
    {
        print(a);
    }
    while (std::ranges::next_permutation(a).found);
 
    std::cout << "\n" "Generate all permutations using comparator:\n";
    using namespace std::literals;
    std::array z{"█"s, "▄"s, "▁"s};
    do
    {
        print(z);
    }
    while (std::ranges::next_permutation(z, std::greater()).found);
 
    std::cout << "\n" "Generate all permutations using projection:\n";
    std::array<S, 3> r{S{'A',3}, S{'B',2}, S{'C',1}};
    do
    {
        print(r, '\n');
    }
    while (std::ranges::next_permutation(r, {}, &S::c).found);
}

Ausgabe

Generate all permutations (iterators case):
{ a b c } { a c b } { b a c } { b c a } { c a b } { c b a }
Generate all permutations (range case):
{ a b c } { a c b } { b a c } { b c a } { c a b } { c b a }
Generate all permutations using comparator:
{ █ ▄ ▁ } { █ ▁ ▄ } { ▄ █ ▁ } { ▄ ▁ █ } { ▁ █ ▄ } { ▁ ▄ █ }
Generate all permutations using projection:
{ {'A', 3} {'B', 2} {'C', 1} }
{ {'A', 3} {'C', 1} {'B', 2} }
{ {'B', 2} {'A', 3} {'C', 1} }
{ {'B', 2} {'C', 1} {'A', 3} }
{ {'C', 1} {'A', 3} {'B', 2} }
{ {'C', 1} {'B', 2} {'A', 3} }

[bearbeiten] Siehe auch

ranges::prev_permutation (C++20)	erzeugt die nächstkleinere lexikographische Permutation eines Bereichs von Elementen (Algorithmus-Funktionsobjekt)[bearbeiten]
ranges::is_permutation (C++20)	bestimmt, ob eine Sequenz eine Permutation einer anderen Sequenz ist (Algorithmus-Funktionsobjekt)[bearbeiten]
next_permutation	erzeugt die nächstgrößere lexikographische Permutation eines Bereichs von Elementen (Funktionsvorlage) [editieren]
prev_permutation	erzeugt die nächstkleinere lexikographische Permutation eines Bereichs von Elementen (Funktionsvorlage) [editieren]
is_permutation (C++11)	bestimmt, ob eine Sequenz eine Permutation einer anderen Sequenz ist (Funktionsvorlage) [editieren]

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Iterator-Bibliothek
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