# std::merge

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定义于头文件 `<algorithm>` |  |
| (1) |
template< class InputIt1, class InputIt2, class OutputIt > 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。

若对于任何指向序列的迭代器 `it` 与任何使得 `it + n` 为指向序列元素的合法迭代器的非负整数 `n` ， comp(*(it + n), *it) 求值为 `false` ，则称序列相对于 `comp` 已排序。

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>> (C++20 前)std::is_execution_policy_v<std::remove_cvref_t<ExecutionPolicy>> (C++20 起) 为 true 才参与重载决议。

此归并是稳定的，意思是对于原范围中的等价元素，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` 必须满足老式输入迭代器 (LegacyInputIterator) 的要求。
- `ForwardIt1, ForwardIt2, ForwardIt3` 必须满足老式向前迭代器 (LegacyForwardIterator) 的要求。
- `OutputIt` 必须满足老式输出迭代器 (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 。

### 注解

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) 上的注解）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

参阅 libstdc++ 与 libc++ 中的实现。

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

    #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

inplace_merge | 就地归并两个有序范围 (函数模板)
is_sorted (C++11) | 检查范围是否已按升序排列 (函数模板)
set_union | 计算两个集合的并集 (函数模板)
sort | 将范围按升序排序 (函数模板)
stable_sort | 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)
ranges::merge (C++20) | 归并二个已排序范围 (niebloid)