std::reduce

Определён в заголовочном файле `<numeric>`
template< class InputIt > typename std::iterator_traits<InputIt>::value_type reduce( InputIt first, InputIt last );	(1)	(начиная с C++17) (constexpr начиная с C++20)
template< class ExecutionPolicy, class ForwardIt > typename std::iterator_traits<ForwardIt>::value_type reduce( ExecutionPolicy&& policy, ForwardIt first, ForwardIt last );	(2)	(начиная с C++17)
template< class InputIt, class T > T reduce( InputIt first, InputIt last, T init );	(3)	(начиная с C++17) (constexpr начиная с C++20)
template< class ExecutionPolicy, class ForwardIt, class T > T reduce( ExecutionPolicy&& policy, ForwardIt first, ForwardIt last, T init );	(4)	(начиная с C++17)
template< class InputIt, class T, class BinaryOp > T reduce( InputIt first, InputIt last, T init, BinaryOp op );	(5)	(начиная с C++17) (constexpr начиная с C++20)
template< class ExecutionPolicy, class ForwardIt, class T, class BinaryOp > T reduce( ExecutionPolicy&& policy, ForwardIt first, ForwardIt last, T init, BinaryOp op );	(6)	(начиная с C++17)

1) Эквивалентно reduce(first, last, typename std::iterator_traits<InputIt>::value_type{}).

3) Эквивалентно reduce(first, last, init, std::plus<>()).

5) Сводит диапазон [first, last), возможно, переставляя и агрегируя элементы неопределённым образом, вместе с начальным значением init по op.

2,4,6) То же, что (1,3,5), но выполняется в соответствии с policy.

Эти перегрузки участвуют в разрешении перегрузки только в том случае, если значение следующего выражения равно true:

`std::is_execution_policy_v<std::decay_t<ExecutionPolicy>>`	(до C++20)
`std::is_execution_policy_v<std::remove_cvref_t<ExecutionPolicy>>`	(начиная с C++20)

Если binary_op является фактической бинарной операцией:

Результат недетерминирован, если binary_op не является ассоциативной или коммутативной (например, сложение чисел с плавающей точкой).
Если какое-либо из следующих значений нельзя преобразовать в T, программа некорректна:

binary_op(init, *first)
binary_op(*first, init)
binary_op(init, init)
binary_op(*first, *first)

Если выполняется какое-либо из следующих условий, поведение не определено:

T не удовлетворяет требованиям MoveConstructible.
binary_op изменяет какой-либо элемент [first, last).
binary_op делает недействительным любой итератор или поддиапазон [first, last].

Параметры

first, last	-	пара итераторов, задающая диапазон элементов, к которым применяется алгоритм
init	-	начальное значение обобщённой суммы
policy	-	политика выполнения, которую следует использовать
op	-	бинарный объект-функция, который будет применяться в неопределённом порядке к результату разыменования входных итераторов, результатам других `op` и `init`.
Требования к типам
-`InputIt` должен удовлетворять требованиям LegacyInputIterator.
-`ForwardIt` должен удовлетворять требованиям LegacyForwardIterator.

Возвращаемое значение

1-4) Обобщённая сумма init и элементов [first, last) по std::plus<>().

5,6) Обобщённая сумма init и элементов [first, last) по op.

Обобщённая сумма группы элементов с использованием бинарной операции binary_op определяется следующим образом:

Если группа содержит только один элемент, сумма равна значению этого элемента.
В противном случае последовательно выполняются следующие операции:

Из группы выбираются любые два элемента elem1 и elem2.
Вычисляется binary_op(elem1, elem2), а результат возвращается в группу.
Шаги 1 и 2 повторяются, пока в группе не останется только один элемент.

Сложность

Пусть \(\scriptsize N\)N — это std::distance(first, last):

1-4) \(\scriptsize O(N)\)O(N) применений std::plus<>().

5,6) \(\scriptsize O(N)\)O(N) применений op.

Исключения

Перегрузки с параметром шаблона с именем ExecutionPolicy сообщают об ошибках следующим образом:

Если при выполнении функции, вызванной в рамках алгоритма, выбрасывается исключение и ExecutionPolicy является одной из стандартных политик, вызывается std::terminate. Для любой другой ExecutionPolicy поведение определяется реализацией.
Если алгоритму не удаётся выделить память, выбрасывается std::bad_alloc.

Примечания

std::reduce действует так же, как std::accumulate, за исключением того, что элементы диапазона могут группироваться и переставляться в произвольном порядке.

Пример

Сравнение std::reduce и std::accumulate:

#if PARALLEL
#include <execution>
#define SEQ std::execution::seq,
#define PAR std::execution::par,
#else
#define SEQ
#define PAR
#endif

#include <chrono>
#include <iomanip>
#include <iostream>
#include <locale>
#include <numeric>
#include <utility>
#include <vector>

int main()
{
    std::cout.imbue(std::locale("en_US.UTF-8"));
    std::cout << std::fixed << std::setprecision(1);
    
    auto eval = [](auto fun)
    {
        const auto t1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
        const auto [name, result] = fun();
        const auto t2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
        const std::chrono::duration<double, std::milli> ms = t2 - t1;
        std::cout << std::setw(28) << std::left << name << "sum: "
                  << result << '\t' << "time: " << ms.count() << " ms\n";
    };
    
    {
        const std::vector<double> v(100'000'007, 0.1);
        
        eval([&v]{ return std::pair{"std::accumulate (double)",
            std::accumulate(v.cbegin(), v.cend(), 0.0)}; });
        eval([&v]{ return std::pair{"std::reduce (seq, double)",
            std::reduce(SEQ v.cbegin(), v.cend())}; });
        eval([&v]{ return std::pair{"std::reduce (par, double)",
            std::reduce(PAR v.cbegin(), v.cend())}; });
    }
    
    {
        const std::vector<long> v(100'000'007, 1);
        
        eval([&v]{ return std::pair{"std::accumulate (long)",
            std::accumulate(v.cbegin(), v.cend(), 0l)}; });
        eval([&v]{ return std::pair{"std::reduce (seq, long)",
            std::reduce(SEQ v.cbegin(), v.cend())}; });
        eval([&v]{ return std::pair{"std::reduce (par, long)",
            std::reduce(PAR v.cbegin(), v.cend())}; });
    }
}

Возможный вывод:

// POSIX: g++ -std=c++23 ./example.cpp -ltbb -O3; ./a.out
std::accumulate (double)    sum: 10,000,000.7        time: 356.9 ms
std::reduce (seq, double)   sum: 10,000,000.7        time: 140.1 ms
std::reduce (par, double)   sum: 10,000,000.7        time: 140.1 ms
std::accumulate (long)      sum: 100,000,007        time: 46.0 ms
std::reduce (seq, long)     sum: 100,000,007        time: 67.3 ms
std::reduce (par, long)     sum: 100,000,007        time: 63.3 ms

// POSIX: g++ -std=c++23 ./example.cpp -ltbb -O3 -DPARALLEL; ./a.out
std::accumulate (double)    sum: 10,000,000.7        time: 353.4 ms
std::reduce (seq, double)   sum: 10,000,000.7        time: 140.7 ms
std::reduce (par, double)   sum: 10,000,000.7        time: 24.7 ms
std::accumulate (long)      sum: 100,000,007        time: 42.4 ms
std::reduce (seq, long)     sum: 100,000,007        time: 52.0 ms
std::reduce (par, long)     sum: 100,000,007        time: 23.1 ms

См. также

accumulate	вычисляет сумму или свёртку диапазона элементов (шаблон функции)
transform	применяет функцию к диапазону элементов, сохраняя результаты в целевом диапазоне (шаблон функции и объект-функция алгоритма)
ranges::transform (C++20)
transform_reduce (C++17)	применяет вызываемый объект, а затем выполняет свёртку в произвольном порядке (шаблон функции)
ranges::fold_left (C++23)	выполняет свёртку диапазона элементов слева направо (объект-функция алгоритма)

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