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std::equal_range

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Definido en el encabezado <algorithm>
template< class ForwardIt, class T >
std::pair<ForwardIt, ForwardIt> 
    equal_range( ForwardIt first, ForwardIt last, const T& value );
(1) (hasta C++26)
(constexpr desde C++20)
template< class ForwardIt, class T = typename std::iterator_traits
                                         <ForwardIt>::value_type >
constexpr std::pair<ForwardIt, ForwardIt> 
    equal_range( ForwardIt first, ForwardIt last, const T& value );
(desde C++26)
template< class ForwardIt, class T, class Compare >
std::pair<ForwardIt, ForwardIt> 
    equal_range( ForwardIt first, ForwardIt last,
                 const T& value, Compare comp );
(2) (hasta C++26)
(constexpr desde C++20)
template< class ForwardIt, class T = typename std::iterator_traits
                                         <ForwardIt>::value_type,
          class Compare >
constexpr std::pair<ForwardIt, ForwardIt> 
    equal_range( ForwardIt first, ForwardIt last,
                 const T& value, Compare comp );
(desde C++26)

Devuelve un rango que contiene todos los elementos equivalentes a value en el rango particionado [first, last).

1) La equivalencia se verifica usando operator<:

Devuelve los resultados de std::lower_bound(first, last, value) y std::upper_bound(first, last, value).

Si se cumple alguna de las siguientes condiciones, el comportamiento no está definido:

  • Para cualquier elemento elem de [first, last), bool(elem < value) no implica !bool(value < elem).
  • Los elementos elem de [first, last) no están particionados con respecto a las expresiones bool(elem < value) y !bool(value < elem).
(hasta C++20)

Equivalente a std::equal_range(first, last, value, std::less{}).

(desde C++20)
2) La equivalencia se verifica usando comp:
Devuelve los resultados de std::lower_bound(first, last, value, comp) y std::upper_bound(first, last, value, comp).
Si se cumple alguna de las siguientes condiciones, el comportamiento no está definido:
  • Para cualquier elemento elem de [first, last), bool(comp(elem, value)) no implica !bool(comp(value, elem)).
  • Los elementos elem de [first, last) no están particionados con respecto a las expresiones bool(comp(elem, value)) y !bool(comp(value, elem)).

Parámetros

first, last - el par de iteradores que definen el rango particionado de elementos a examinar
value - valor con el que comparar los elementos
comp - predicado binario que devuelve true si el primer argumento está ordenado antes que el segundo.

La signatura de la función predicado debe ser equivalente a la siguiente:

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

Si bien la signatura no necesita tener const &, la función no debe modificar los objetos que se le pasan y debe ser capaz de aceptar todos los valores de tipo (posiblemente const) Type1 y Type2 independientemente de su categoría de valor (por lo tanto, Type1 & no está permitido, ni tampoco Type1 a menos que para Type1 un movimiento sea equivalente a una copia(desde C++11)).
Los tipos Type1 y Type2 deben ser tales que un objeto de tipo T pueda convertirse implícitamente tanto a Type1 como a Type2, y un objeto de tipo ForwardIt pueda ser desreferenciado y luego convertido implícitamente tanto a Type1 como a Type2. ​

Requisitos de tipo
-
ForwardIt debe cumplir los requisitos de LegacyForwardIterator.
-
Compare debe cumplir los requisitos de BinaryPredicate. No es necesario que satisfaga Compare.

Valor de retorno

Un std::pair que contiene un par de iteradores, donde

  • first es un iterador al primer elemento del rango [first, last) no ordenado antes de value (o last si no se encuentra tal elemento), y
  • second es un iterador al primer elemento del rango [first, last) ordenado después de value (o last si no se encuentra tal elemento).

Complejidad

Dado N como std::distance(first, last):

1) Como máximo 2log2(N)+O(1) comparaciones con value usando operator<(hasta C++20)std::less{}(desde C++20).
2) Como máximo 2log2(N)+O(1) aplicaciones del comparador comp.

Sin embargo, si ForwardIt no es un LegacyRandomAccessIterator, el número de incrementos de iterador es lineal en N. En particular, los iteradores de std::set y std::multiset no son de acceso aleatorio, por lo que se deben preferir sus funciones miembro std::set::equal_range (resp. std::multiset::equal_range).

Notas

Aunque std::equal_range solo requiere que [first, last) esté particionado, este algoritmo se usa generalmente en el caso de que [first, last) esté ordenado, para que la búsqueda binaria sea válida para cualquier value.

Además de los requisitos de std::lower_bound y std::upper_bound, std::equal_range también requiere que operator< o comp sea asimétrico (es decir, a < b y b < a siempre tienen resultados diferentes).

Por lo tanto, los resultados intermedios de la búsqueda binaria pueden ser compartidos por std::lower_bound y std::upper_bound. Por ejemplo, el resultado de la llamada a std::lower_bound se puede usar como argumento de first en la llamada a std::upper_bound.

Prueba de características macro Valor Estándar Característica
__cpp_lib_algorithm_default_value_type 202403 (C++26) Inicialización de lista para algoritmos (1,2)

Posible implementación

equal_range (1)
template<class ForwardIt,
         class T = typename std::iterator_traits<ForwardIt>::value_type>
constexpr std::pair<ForwardIt, ForwardIt> 
    equal_range(ForwardIt first, ForwardIt last, const T& value)
{
    return std::equal_range(first, last, value, std::less{});
}
equal_range (2)
template<class ForwardIt,
         class T = typename std::iterator_traits<ForwardIt>::value_type,
         class Compare>
constexpr std::pair<ForwardIt, ForwardIt>
    equal_range(ForwardIt first, ForwardIt last, const T& value, Compare comp)
{
    return std::make_pair(std::lower_bound(first, last, value, comp),
                          std::upper_bound(first, last, value, comp));
}

Ejemplo

#include <algorithm>
#include <complex>
#include <iostream>
#include <vector>

struct S
{
    int number;
    char name;
    // note: name is ignored by this comparison operator
    bool operator<(const S& s) const { return number < s.number; }
};

struct Comp
{
    bool operator()(const S& s, int i) const { return s.number < i; }
    bool operator()(int i, const S& s) const { return i < s.number; }
};

int main()
{
    // note: not ordered, only partitioned w.r.t. S defined below
    const std::vector<S> vec{{1, 'A'}, {2, 'B'}, {2, 'C'},
                             {2, 'D'}, {4, 'G'}, {3, 'F'}};
    const S value{2, '?'};
    
    std::cout << "Compare using S::operator<(): ";
    const auto p = std::equal_range(vec.begin(), vec.end(), value);
    
    for (auto it = p.first; it != p.second; ++it)
        std::cout << it->name << ' ';
    std::cout << '\n';
    
    std::cout << "Using heterogeneous comparison: ";
    const auto p2 = std::equal_range(vec.begin(), vec.end(), 2, Comp{});
    
    for (auto it = p2.first; it != p2.second; ++it)
        std::cout << it->name << ' ';
    std::cout << '\n';

    using CD = std::complex<double>;
    std::vector<CD> nums{{1, 0}, {2, 2}, {2, 1}, {3, 0}, {3, 1}};
    auto cmpz = [](CD x, CD y) { return x.real() < y.real(); };
    #ifdef __cpp_lib_algorithm_default_value_type
        auto p3 = std::equal_range(nums.cbegin(), nums.cend(), {2, 0}, cmpz);
    #else
        auto p3 = std::equal_range(nums.cbegin(), nums.cend(), CD{2, 0}, cmpz);
    #endif

    for (auto it = p3.first; it != p3.second; ++it)
        std::cout << *it << ' ';
    std::cout << '\n';
}

Salida:

Compare using S::operator<(): B C D 
Using heterogeneous comparison: B C D
(2,2) (2, 1)

Informes de defectos

Los siguientes informes de defectos que cambian el comportamiento se aplicaron retroactivamente a los estándares C++ previamente publicados.

DR Aplicado a Comportamiento publicado Comportamiento correcto
LWG 270 C++98 CompareSe requería que satisficiera CompareT y se requería que
fuera LessThanComparable (orden débil estricto requerido)
solo se requiere un particionado;
se permiten comparaciones heterogéneas
LWG 384 C++98 se permitían como máximo 2log2(N)+1 comparaciones
lo cual no es implementable[1]
corregido a 2log2(N)+O(1)
  1. ↑ Aplicar equal_range a un rango de un solo elemento requiere 2 comparaciones, pero la restricción de complejidad permite como máximo 1 comparación.

Véase también

encuentra el primer elemento no menor que el valor dado usando búsqueda binaria
(plantilla de función & objeto función de algoritmo)
encuentra el primer elemento mayor que el valor dado usando búsqueda binaria
(plantilla de función & objeto función de algoritmo)
determina si un elemento existe en un rango usando búsqueda binaria
(plantilla de función & objeto función de algoritmo)
divide un rango de elementos en dos grupos
(plantilla de función & objeto función de algoritmo)
determina si dos conjuntos de elementos son iguales
(plantilla de función & objeto función de algoritmo)
devuelve el rango de elementos que coinciden con una clave específica
(función miembro pública de std::set<Key,Compare,Allocator>)
devuelve el rango de elementos que coinciden con una clave específica
(función miembro pública de std::multiset<Key,Compare,Allocator>)
encuentra el rango de elementos que coinciden con el valor dado usando búsqueda binaria
(objeto función de algoritmo)