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

Определено в заголовке `<algorithm>`
Подпись вызова
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 next_permutation_result<I> next_permutation( I first, S last, Comp comp = {}, Proj proj = {} );	(1)	(с C++20)
template< ranges::bidirectional_range R, class Comp = ranges::less, class Proj = std::identity > requires 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)	(с C++20)
Вспомогательный тип
template< class I > using next_permutation_result = ranges::in_found_result<I>;	(3)	(с C++20)

1) Преобразует диапазон [first, last) в следующую перестановку, где множество всех перестановок упорядочено лексикографически относительно объекта-функции бинарного сравнения comp и объекта-функции проектирования proj. Возвращает {last, true} если такая "следующая перестановка" существует; в противном случае преобразует диапазон в лексикографически первую перестановку, как если бы по ranges::sort(first, last, comp, proj), и возвращает {last, false}.

2) То же, что (1), но использует r в качестве исходного диапазона, как если бы использовалось ranges::begin(r) в качестве first, и ranges::end(r) в качестве last.

Функциональные сущности, описанные на этой странице, являются неблоидами, то есть:

Явные списки аргументов шаблонов не могут быть указаны при вызове любого из них.
Ни один из них не виден для поиска аргументов по зависимости.
Когда любой из них находится с помощью обычного поиска без квалификаторов в качестве имени слева от оператора вызова функции, поиск аргументов по зависимости подавляется.

На практике они могут быть реализованы в виде объектов-функций или с помощью специальных расширений компилятора.

Параметры

first, last	-	диапазон элементов для перестановки
r	-	диапазон элементов для перестановки
comp	-	объект-функция сравнения, которая возвращает `true` если первый аргумент меньше второго
proj	-	проекция, которую следует применить к элементам

Возвращаемое значение

1) ranges::next_permutation_result<I>{last, true} если новая перестановка лексикографически больше, чем старая. ranges::next_permutation_result<I>{last, false} если была достигнута последняя перестановка и диапазон был сброшен к первой перестановке.

2) То же, что (1), за исключением того, что тип возвращаемого значения - ranges::next_permutation_result<ranges::borrowed_iterator_t<R>>.

Исключения

Любые исключения, возникающие при операциях с итераторами или при обмене элементами.

Сложность

Максимально \(\scriptsize N/2\)N / 2 обменов, где \(\scriptsize N\)N равно ranges::distance(first, last) в случае (1) или ranges::distance(r) в случае (2). В среднем по всей последовательности перестановок типичные реализации используют около 3 сравнений и 1,5 обменов на вызов.

Примечания

Реализации (например, MSVC STL) могут включить векторизацию, когда тип итератора соответствует contiguous_iterator и обмен его типом значения не вызывает ни нетривиальной специальной функции-члена, ни найденной ADL-функцией swap.

Возможная реализация

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 {};

Пример

#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);
}

Вывод:

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} }

См. также

ranges::prev_permutation (C++20)	генерирует следующую меньшую лексикографическую перестановку диапазона элементов (неблоид)
ranges::is_permutation (C++20)	определяет, является ли последовательность перестановкой другой последовательности (неблоид)
next_permutation	генерирует следующую большую лексикографическую перестановку диапазона элементов (шаблон функции)
prev_permutation	генерирует предыдущую меньшую лексикографическую перестановку диапазона элементов (шаблон функции)
is_permutation (C++11)	определяет, является ли последовательность перестановкой другой последовательности (шаблон функции)

© cppreference.com
Licensed under the Creative Commons Attribution-ShareAlike Unported License v3.0.
https://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/ranges/next_permutation