C++ 数组排序

想要把数组里的所有元素按大小顺序排列整齐，我们并不需要每次都从头手写复杂的排序逻辑，直接调用 C++ 标准库提供的 std::sort() 函数就能轻松完成。

在实际开发中，对一维数组进行排序主要有两种常见需求：一种是从小到大的 “升序排序”，另一种是从大到小的 “降序排序”。

C++ 数组升序排序

默认情况下，std::sort() 函数会按照从小到大的升序规则对数组元素进行排序，也就是把较小的值排在前面，较大的值排在后面。

语法：

std::sort(std::begin(数组名), std::end(数组名));

说明：

第一次看到这行代码时，很多小伙伴会感到好奇：“既然是对数组排序，为什么不直接把数组名传进去，而要传 std::begin() 和 std::end() 两个参数呢？”

这是因为 std::sort() 支持只对数组中的某一段范围进行排序，因此需要我们明确指定从哪里开始、到哪里结束。当我们想把整个数组从头到尾全部排好序时，只需要按下面的分工配合使用即可：

• std::sort()：C++ 标准库提供的排序函数，使用前需要通过 #include <algorithm> 引入头文件。
• std::begin(数组名) 和 std::end(数组名)：分别用来获取整个数组的 “起始位置” 和 “结束边界”，使用前需要通过 #include <iterator> 引入头文件。

示例 1：数组升序排序

#include <algorithm>    // 提供 std::sort()
#include <iostream>
#include <iterator>     // 提供 std::begin()、std::end()

int main() {
    int arr[] = {50, 20, 80, 10, 60};

    // 对整个数组进行升序排序
    std::sort(std::begin(arr), std::end(arr));

    for (int num : arr) {
        std::cout << num << ' ';
    }
    return 0;
}

运行结果如下。

10 20 50 60 80

分析：

在这个例子中，我们调用 std::sort() 函数对整型数组 arr 进行默认升序排序。执行后，原数组中的 5 个整数会直接按从小到大的顺序重新排列为 10、20、50、60、80，接着我们通过范围 for 循环把排好序的元素依次打印出来。

需要注意一点：std::sort() 是直接修改原数组中元素的排列顺序，而不是创建一个新的数组。除了整型数组之外，它同样支持对浮点数数组（double）或字符数组（char）排序，其中字符会按照 ASCII 码从小到大排列，比如 'a' 排在 'b' 前面。

C++ 数组降序排序

如果我们希望把数组按照从大到小的降序顺序排列，比如制作成绩排行榜时把最高分排在最前面，只需要给 std::sort() 传入第 3 个参数 std::greater<>() 即可。

语法：

std::sort(std::begin(数组名), std::end(数组名), std::greater<>());

说明：

在使用 std::greater<>() 之前，我们需要先通过 #include <functional> 引入头文件。从英文意思来看，greater 就是 “更大” 的意思，用来告诉 std::sort() 把较大的元素排在前面。

初学的小伙伴看到 std::greater<>() 时，可能会对中间的尖括号 <> 感到陌生。它涉及后面章节才会学习的模板语法，现阶段不用深究底层原理，直接把它当作固定的 “降序规则” 参数使用即可。

另外，尖括号里也可以写出具体的元素类型，比如写成 std::greater<int>()，两种写法的效果完全相同。写代码时大家要特别留意末尾有一对空的小括号 ()，不要漏掉：

// 正确方式
std::sort(std::begin(arr), std::end(arr), std::greater<>());

// 错误方式
std::sort(std::begin(arr), std::end(arr), std::greater<>);

示例 2：数组降序排序

#include <algorithm>     // 提供 std::sort()
#include <functional>    // 提供 std::greater<>()
#include <iostream>
#include <iterator>      // 提供 std::begin()、std::end()

int main() {
    int arr[] = {50, 20, 80, 10, 60};

    // 对整个数组进行降序排序
    std::sort(std::begin(arr), std::end(arr), std::greater<>());

    for (int num : arr) {
        std::cout << num << ' ';
    }
    return 0;
}

运行结果如下。

80 60 50 20 10

分析：

加上第 3 个参数 std::greater<>() 之后，数组 arr 中的 5 个元素就按照从大到小的顺序重新排列成了 80、60、50、20、10。

我们把升序排序和降序排序的写法放在一起对比一下，区别就一目了然了：

// 升序排序
std::sort(std::begin(arr), std::end(arr));

// 降序排序
std::sort(std::begin(arr), std::end(arr), std::greater<>());

数组排序的常见应用

在实际开发中，将数组排好序之后，很多原本需要写循环去逐个比较的操作就会变得简单很多。比如想同时找出数组中的最小值和最大值，我们只需要先对数组做一次升序排序，排好序后的第 1 个元素就是最小值，最后一个元素就是最大值。

示例 3：获取最小值与最大值

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <iterator>

int main() {
    double scores[] = {85.5, 92.0, 76.5, 98.5, 88.0};
    int len = std::size(scores);

    // 先按从小到大升序排序
    std::sort(std::begin(scores), std::end(scores));

    std::cout << "最低分：" << scores[0] << '\n';
    std::cout << "最高分：" << scores[len - 1];
    return 0;
}

运行结果如下。

最低分：76.5
最高分：98.5

分析：

调用 std::sort() 对浮点数数组 scores 进行升序排序后，数组元素依次变为 76.5、85.5、88.0、92.0、98.5。

结合 std::size() 函数获取数组长度 len 之后，排在最前面的 scores[0] 就是最低分 76.5，排在最后面的 scores[len - 1] 就是最高分 98.5。

不过大家在实际开发时也要注意：std::sort() 会直接改变原数组的元素顺序。如果本来就需要把数据排好序展示出来，顺便取首尾元素作为最值非常省事。但如果要求保留原数组的顺序不变，只是想单纯找出最大值或最小值，还是使用一层循环逐个比较更合适。