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c++中如何使用std::equal_range查找元素范围_c++有序序列查找【汇总】

穿越時空

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发布时间:2026-01-16 13:12:09

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std::equal_range查找有序序列中所有等于给定值的元素构成的左闭右开区间;返回pair,first为lower_bound位置,second为upper_bound位置,要求比较器与排序时一致。

c++中如何使用std::equal_range查找元素范围_c++有序序列查找【汇总】

std::equal_range 在有序序列中查什么

std::equal_range 不是找“某个元素是否存在”,而是找“所有等于给定值的连续元素在有序序列中的左闭右开区间”。它返回一个 std::pair,其中 first 是第一个不小于目标值的位置(等价于 lower_bound),second 是第一个大于目标值的位置(等价于 upper_bound)。两者之间就是所有匹配元素的范围。

必须确保输入范围已按相同比较规则排序,否则行为未定义 —— 这不是函数能帮你检查的,编译器也不会报错,运行时可能返回错误迭代器甚至崩溃。

怎么调用 std::equal_range(含比较器细节)

最常用的是默认升序版本,但容易忽略自定义比较器必须和排序时一致。比如你用 std::sort(v.begin(), v.end(), std::greater()) 排了降序,那查的时候也得传 std::greater(),否则结果无效。

  • std::vector 升序排列:直接用 std::equal_range(v.begin(), v.end(), 42)
  • 对自定义类型,比如 struct Person { int age; }; ,按 age 升序排过,则查 age=25 必须用 std::equal_range(v.begin(), v.end(), 25, [](const Person& a, int b) { return a.age —— 注意这个 lambda 只比较 Personint,不能写成两个 Person
  • 如果容器是 std::setstd::map,优先用成员函数 equal_range()(如 s.equal_range(42)),它通常比算法版本更快,且自动使用容器内部比较器

查不到元素时 equal_range 返回什么

当目标值完全不存在时,firstsecond 迭代器相等,指向该值“应该插入”的位置(维持有序性)。这不是错误,是正常行为。

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std::vector v = {1, 3, 5, 7};
auto range = std::equal_range(v.begin(), v.end(), 4);
// range.first == range.second == iterator to 5
// 所以 range.second - range.first == 0 → 没有 4

判断是否找到元素,别用 range.first != v.end(),而要看长度:if (range.first != range.second)。因为即使没找到,first 也可能合法(比如插在末尾前),但只要两者相等,就说明无匹配项。

性能与边界注意事项

std::equal_range 是 O(log n) 时间复杂度,底层用两次二分查找。但它不会做任何额外分配或拷贝,纯迭代器操作 —— 所以只要迭代器合法,它就很轻量。

  • std::list 使用会退化成 O(n),因为不支持随机访问;此时应改用 std::forward_list 配合 std::lower_bound + 手动扫描,或换容器
  • 迭代器失效风险:若在查找过程中另一线程修改了容器(如 push_backerase),结果未定义。多线程下需加锁或用并发安全容器(如 tbb::concurrent_vector,但其不支持 equal_range
  • 浮点数慎用:用 == 判断相等本身就不稳定,equal_range 基于严格弱序,若比较器用 std::abs(a - b) 会破坏传递性,导致结果不可靠

真正麻烦的不是怎么写这行代码,而是确保整个流程里:排序用的谓词、查找用的谓词、数据实际分布三者完全一致 —— 少一个对齐,结果就静默出错。

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