4. lower_bound

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function template
<algorithm>

std::ranges::lower_bound(C++20)

namespace std::ranges {
  template <forward_iterator I,
            sentinel_for<I> S,
            class T,
            class Proj = identity,
            indirect_strict_weak_order<const T*, projected<I, Proj>> Comp = ranges::less>
  constexpr I
    lower_bound(I first,
                S last,
                const T& value,
                Comp comp = {},
                Proj proj = {}); // (1) C++20

  template <forward_range R,
            class T,
            class Proj = identity,
            indirect_strict_weak_order<const T*, projected<iterator_t<R>, Proj>> Comp = ranges::less>
  constexpr borrowed_iterator_t<R>
    lower_bound(R&& r,
                const T& value,
                Comp comp = {},
                Proj proj = {}); // (2) C++20
}

概要

指定された要素以上の値が現れる最初の位置のイテレータを取得する。

この関数の用途としては、ソート済み範囲に対して、任意の値を二分探索で見つけるために使用できる。std::multisetのように同じキーを持つ要素が複数あり、その全てを列挙したい場合にはこの関数の代わりにstd::ranges::equal_range()関数を使用できる。

事前条件

  • [first,last) の要素 e は e < value または comp(e, value) によって区分化されていること。 つまり、e < value または comp(e, value) が true となる全ての要素 e は、false となる全ての要素よりも左側（first に近い方）になければならない。

戻り値

[first, last] 内のイテレータ i のうち、以下の条件を満たす、最も右側（first から遠い方）のもの

  • [first, i) 内の全てのイテレータ j が *j < value または comp(*j, value) != false である

（つまり、value 以上の要素のうち最初のものを指すイテレータ。value 以上の要素が無ければ last）

計算量

最大で log2(last - first) + O(1) 回の比較を行う

例

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>

struct X {
  int id;
  std::string name;
};

int main()
{
  // この関数単体としての使い方
  {
    // lower_bound で 4 以上の要素の位置を検索する場合、
    // 4 より小さい物と 4 以上の物がその順に並んでいれば、
    // 必ずしもソートされている必要はない。
    std::vector<int> v = {3, 1, 4, 6, 5};

    // 4以上の要素を二分探索で検索
    auto it = std::ranges::lower_bound(v, 4);
    if (it != v.end()) {
      std::size_t pos = std::ranges::distance(v.begin(), it);
      std::cout << *it << " pos=" << pos << std::endl;
    }
  }

  // 基本的な用途
  // ソート済み範囲から、特定の値を二分探索で見つける
  {
    std::vector<int> v = {3, 1, 4, 6, 5};
    std::ranges::sort(v);

    // 二分探索で値4を検索
    auto it = std::ranges::lower_bound(v, 4);
    if (it != v.end() && *it == 4) { // lower_boundでは4"以上"の値が見つかるので、
                                     // 値4を見つけたいなら検索結果の値を比較する必要がある
      std::size_t pos = std::ranges::distance(v.begin(), it);
      std::cout << *it << " pos=" << pos << std::endl;
    }
  }

  // 要素の一部の値を比較して見つける
  {
    // 要素は複数のメンバ変数をもつ
    std::vector<X> v = {
      {1, "Carol"},
      {3, "Alice"},
      {4, "Bob"},
      {5, "Eve"},
      {6, "Dave"}
    };

    const std::string key = "Bob";

    // X::nameメンバ変数をキーにして、
    // X::name == "Bob"となる要素を二分探索で見つける
    auto it = std::ranges::lower_bound(v, key, {}, &X::name);

    if (it != v.end() && it->name == key) {
      std::size_t pos = std::ranges::distance(v.begin(), it);
      std::cout << "id=" << it->id
                << " name=" << it->name
                << " pos=" << pos
                << std::endl;
    }
  }
}

出力

4 pos=2
4 pos=2
id=4 name=Bob pos=2

バージョン

言語

  • C++20

処理系

参照