為什麼 `std::list::sort()` 切換到自上而下的合併排序方法？

STL：重新思考std::list::sort()

傳統上，std::list::sort() 使用下列方法實現由下而上的歸併排序演算法指標。然而，從 Visual Studio 2015 開始，標準函式庫轉而採用自上而下的合併排序策略。儘管最初認為由於每個遞歸層級上的重複順序掃描導致效率低下，但仔細檢查程式碼會發現不同的情況。

自上而下的方法及其優點

而不是掃描列表進行分割，自上而下的方法遞歸地將整數大小除以2，通過減少元素比較的次數來實現更快的合併。此外，最初使用 std::next 來定位中點可能看起來效率低下，但它利用清單的屬性來有效地將清單分成兩半。

使用迭代器的變更避免了記憶體分配並確保異常安全。如果比較函數拋出異常，列表將保持有序，不會遺失任何資料。在合併邏輯中使用 std::list::splice 可以在原始清單中有效地移動節點，進一步增強其穩定性和異常處理能力。

效能注意事項

與初始相反假設，在某些情況下，std::list::sort() 中的自上而下的歸併排序通常優於自下而上的歸併排序。對於節點分散或記憶體有限的列表，自上而下的合併排序表現出更好的快取行為，從而加快執行速度。但是，如果記憶體充足，將列表移至數組或向量並以該格式對其進行排序通常會更有效。

使用迭代器的替代自下而上歸併排序

儘管效率較高與自上而下的方法相比，有些人試圖修改自下而上的歸併排序以與迭代器一起使用，從而消除對列表數組的需要。這種方法利用迭代器數組來追蹤排序的運行邊界，並使用 std::list::splice 進行合併，實現與自頂向下方法類似的結果。

結論

切換到std::list::sort() 中自上而下的合併排序並不是一個倉促的決定，而是經過仔細考慮的優化，它帶來了顯著的性能和穩定性改進。雖然自上而下的方法可能並不總是理想的，但它在某些場景中已經證明了其價值，提供了更快、更可靠的排序演算法。

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