一道数组的程序题，帮帮忙

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <random>
//using namespace std;

int main( void )
{
    int arr[20];

    // a) 产生一个20个随机数组成的数组，编写快速排序算法完成这些数从小到大排序，并将排序后结果输出
    {
        std::generate( std::begin(arr), std::end(arr), [mt=std::mt19937{std::random_device{}()},dis=std::uniform_int_distribution<>(0,99)]()mutable{return dis(mt);} );
        std::sort( std::begin(arr), std::end(arr) );
        std::copy( std::begin(arr), std::end(arr), std::ostream_iterator<decltype(*arr)>(std::cout," ") );
        std::cout << std::endl;
    }

    // b) 输入其中任何一个数字，编写折半查找算法查找该元素在排序后数组中的位置
    {
        std::remove_cvref_t<decltype(*arr)> n;
        if( !(std::cin>>n) )
            return 1;
        auto p = std::lower_bound( std::begin(arr), std::end(arr), n );
        if( p==std::end(arr) || *p!=n )
            std::cout << "没发现.\n";
        else
            std::cout << std::distance(std::begin(arr),p) << std::endl;
    }

    // c) 利用分治法求解这组数中的top n元素，既是这组数中第n（n<20）大的数据
    // 这就奇怪了呀，数组已经排序好了，第i大元素就是 arr[20-1-i] 呀
    // 好吧，假设我就当数组没排序过
    {
        size_t n;
        if( !(std::cin>>n) || n>=std::size(arr) )
            return 1;
        std::nth_element( std::begin(arr), std::next(std::begin(arr),std::size(arr)-1-n), std::end(arr) );
        std::cout << arr[std::size(arr)-1-n] << std::endl;
    }
}

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <random>

int main( void )
{
    std::mt19937 gen{ std::random_device{}() };
    std::uniform_int_distribution<> dis(0,99);

    for( size_t cnt=10; cnt--; )
    {
        int a[20];
        for( auto& v : a )
            v = dis(gen);
        
        for( size_t i=0; i!=std::size(a); ++i )
            printf( "%d%c", a[i], " \n"[i+1==std::size(a)] );
    }
    return 0;
}

61 36 85 27 78 19 85 28 33 97 87 34 47 38 34 89 3 12 74 98
77 28 29 48 16 6 38 80 44 67 54 55 92 61 40 31 6 98 53 35
78 71 20 55 62 39 89 72 21 32 82 53 7 36 49 50 72 8 96 17
42 88 47 12 45 31 23 2 8 93 42 17 89 92 7 35 99 98 13 0
20 24 37 86 43 34 91 24 56 10 30 39 40 38 82 11 53 91 64 82
22 91 83 65 42 92 68 83 10 49 50 3 71 65 46 60 52 87 14 9
47 94 47 8 99 7 14 78 50 43 2 98 19 69 51 55 54 98 33 11
9 89 53 52 63 93 69 29 28 70 6 33 72 78 14 43 21 9 61 42
46 64 69 20 72 28 96 92 46 81 57 0 69 87 7 8 62 17 81 24
33 86 0 42 48 62 91 53 24 58 24 56 90 86 38 80 83 5 58 16

void nth_element( int a[], size_t len, size_t nth )
{
    if( len <= 1 )
        return;

    int key = a[0];
    size_t i=0, j=len-1;
    for( ; i!=j; )
    {
        for( ; i!=j && !(a[j]<key); --j );
        a[i] = a[j];

        for( ; i!=j && !(key<a[i]); ++i );
        a[j] = a[i];
    }
    a[i] = key;
    if( nth < i )
        return nth_element(a, i, nth);
    if( nth > i )
        return nth_element(a+i+1, len-i-1, nth-i-1);
}