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std::merge

OutputIt merge( InputIt1 first1, InputIt1 last1,
                InputIt2 first2, InputIt2 last2,

                OutputIt d_first );
(C++20 前)
template< class InputIt1, class InputIt2, class OutputIt >

constexpr OutputIt merge( InputIt1 first1, InputIt1 last1,
                          InputIt2 first2, InputIt2 last2,

                          OutputIt d_first );
(C++20 起)
template< class ExecutionPolicy, class ForwardIt1, class ForwardIt2, class ForwardIt3 >

ForwardIt3 merge( ExecutionPolicy&& policy,
                  ForwardIt1 first1, ForwardIt1 last1,
                  ForwardIt2 first2, ForwardIt2 last2,

                  ForwardIt3 d_first );
(2) (C++17 起) (3)
template< class InputIt1, class InputIt2, class OutputIt, class Compare>

OutputIt merge( InputIt1 first1, InputIt1 last1,
                InputIt2 first2, InputIt2 last2,

                OutputIt d_first, Compare comp );
(C++20 前)
template< class InputIt1, class InputIt2, class OutputIt, class Compare>

constexpr OutputIt merge( InputIt1 first1, InputIt1 last1,
                          InputIt2 first2, InputIt2 last2,

                          OutputIt d_first, Compare comp );
(C++20 起)
template< class ExecutionPolicy, class ForwardIt1, class ForwardIt2, class ForwardIt3, class Compare>

ForwardIt3 merge( ExecutionPolicy&& policy,
                  ForwardIt1 first1, ForwardIt1 last1,
                  ForwardIt2 first2, ForwardIt2 last2,

                  ForwardIt3 d_first, Compare comp );
(4) (C++17 起)

归并二个已排序范围 [first1, last1) 和 [first2, last2) 到始于 d_first 的一个已排序范围中。

1) 用 operator< 比较元素。
3) 用给定的二元比较函数 comp 比较元素。
2,4) 同 (1,3) ，但按照 policy 执行。这些重载仅若 std::is_execution_policy_v<std::decay_t<ExecutionPolicy>> 为 true 才参与重载决议。

对于元范围中的等价元素，来自第一范围的元素（保持其原顺序）先于来自第二范围的元素（保持其原顺序）。

若目标范围与输入范围之一重叠，则行为未定义（输入范围可相互重叠）。

参数

first1, last1 - 要归并的元素的第一范围
first2, last2 - 要归并到元素的第二范围
d_first - 目标范围的起始
policy - 所用的执行策略。细节见执行策略。
comp - 比较函数对象（即满足比较 (Compare) 概念的对象），若第一参数小于（即先序于）第二参数则返回 ​true 。

比较函数的签名应等价于如下：

 bool cmp(const Type1 &a, const Type2 &b);

虽然签名不必有 const & ，函数也不能修改传递给它的对象，而且必须接受（可为 const 的）类型 Type1 与 Type2 的值，无关乎值类别（从而不允许 Type1 & ，亦不允许 Type1 ，除非 Type1 的移动等价于复制 (C++11 起)）。
类型 Type1 与 Type2 必须使得 InputIt1 与 InputIt2 类型的对象在解引用后能隐式转换到 Type1 与 Type2 两者。 ​

类型要求
-
InputIt1, InputIt2 必须满足遗留输入迭代器 (LegacyInputIterator) 的要求。
-
ForwardIt1, ForwardIt2, ForwardIt3 必须满足遗留向前迭代器 (LegacyForwardIterator) 的要求。
-
OutputIt 必须满足遗留输出迭代器 (LegacyOutputIterator) 的要求。

返回值

指向最后复制元素后一元素的迭代器。

复杂度

1,3) 至多 std::distance(first1, last1) + std::distance(first2, last2) - 1 次比较。
2,4) O(std::distance(first1, last1) + std::distance(first2, last2)) 。

异常

拥有名为 ExecutionPolicy 的模板形参的重载按下列方式报告错误：

  • 若作为算法一部分调用的函数的执行抛出异常，且 ExecutionPolicy 为标准策略之一，则调用 std::terminate 。对于任何其他 ExecutionPolicy ，行为是实现定义的。
  • 若算法无法分配内存，则抛出 std::bad_alloc 。

注意

此算法进行类似 std::set_union 所做的任务。都消耗二个已排序输入范围，并产生拥有来自两个输入的元素的输出。此二算法的区别在于处理来自二个输入的比较等价（见可小于比较 (LessThanComparable) 上的注意）的值。若任何等价的值在第一范围出现 n 次，在第二范围出现 m 次，则 std::merge 会输出所有 n+m 次出现，而 std::set_union 将只输出 std::max(n, m) 次。故 std::merge 准确输出 std::distance(first1, last1) + std::distance(first2, last2) 个值，而 std::set_union 可能产生得更少。

可能的实现

版本一 
template<class InputIt1, class InputIt2, class OutputIt>
OutputIt merge(InputIt1 first1, InputIt1 last1,
               InputIt2 first2, InputIt2 last2,
               OutputIt d_first)
{
    for (; first1 != last1; ++d_first) {
        if (first2 == last2) {
            return std::copy(first1, last1, d_first);
        }
        if (*first2 < *first1) {
            *d_first = *first2;
            ++first2;
        } else {
            *d_first = *first1;
            ++first1;
        }
    }
    return std::copy(first2, last2, d_first);
}
版本二 
template<class InputIt1, class InputIt2,
         class OutputIt, class Compare>
OutputIt merge(InputIt1 first1, InputIt1 last1,
               InputIt2 first2, InputIt2 last2,
               OutputIt d_first, Compare comp)
{
    for (; first1 != last1; ++d_first) {
        if (first2 == last2) {
            return std::copy(first1, last1, d_first);
        }
        if (comp(*first2, *first1)) {
            *d_first = *first2;
            ++first2;
        } else {
            *d_first = *first1;
            ++first1;
        }
    }
    return std::copy(first2, last2, d_first);
}

示例

运行此代码
#include <iostream>
#include <iterator>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <random>
#include <functional>
 
int main()
{
    // 以随机数填充 vector
    std::random_device rd;
    std::mt19937 mt(rd());
    std::uniform_int_distribution<> dis(0, 9);
 
    std::vector<int> v1(10), v2(10);
    std::generate(v1.begin(), v1.end(), std::bind(dis, std::ref(mt)));
    std::generate(v2.begin(), v2.end(), std::bind(dis, std::ref(mt)));
 
    // 排序
    std::sort(v1.begin(), v1.end());
    std::sort(v2.begin(), v2.end());
 
    // 输出 v1
    std::cout << "v1 : ";
    std::copy(v1.begin(), v1.end(), std::ostream_iterator<int>(std::cout, " "));
    std::cout << '\n';
 
    // 输出 v2
    std::cout << "v2 : ";
    std::copy(v2.begin(), v2.end(), std::ostream_iterator<int>(std::cout, " "));
    std::cout << '\n';
 
    // 归并
    std::vector<int> dst;
    std::merge(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), std::back_inserter(dst));
 
    // 输出
    std::cout << "dst: ";
    std::copy(dst.begin(), dst.end(), std::ostream_iterator<int>(std::cout, " "));
    std::cout << '\n';
}

可能的输出： 

v1 : 0 1 3 4 4 5 5 8 8 9 
v2 : 0 2 2 3 6 6 8 8 8 9 
dst: 0 0 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 8 8 8 8 8 9 9

参阅

 就地归并两个有序范围
(函数模板)
计算两个集合的并集
(函数模板)
将范围按升序排序
(函数模板)
将范围内的元素排序，同时保持相等的元素之间的顺序
(函数模板)