C++：Vector的使用

一、vector的介绍

vector的文档介绍

1. vector是表示可变大小数组的序列容器。

2. 就像数组一样，vector也采用的连续存储空间来存储元素。也就是意味着可以采用下标对vector的元素进行访问，和数组一样高效。但是又不像数组，它的大小是可以动态改变的，而且它的大小会被容器自动处理。

3. 本质讲，vector使用动态分配数组来存储它的元素。当新元素插入时候，这个数组需要被重新分配大小为了增加存储空间。其做法是，分配一个新的数组，然后将全部元素移到这个数组。就时间而言，这是一个相对代价高的任务，因为每当一个新的元素加入到容器的时候，vector并不会每次都重新分配大小。

4. vector分配空间策略：vector会分配一些额外的空间以适应可能的增长，因为存储空间比实际需要的存储空间更大。不同的库采用不同的策略权衡空间的使用和重新分配。但是无论如何，重新分配都应该是对数增长的间隔大小，以至于在末尾插入一个元素的时候是在常数时间的复杂度完成的。

5. 因此，vector占用了更多的存储空间，为了获得管理存储空间的能力，并且以一种有效的方式动态增长。

6. 与其它动态序列容器相比（deque, list and forward_list）， vector在访问元素的时候更加高效，在末尾添加和删除元素相对高效。对于其它不在末尾的删除和插入操作，效率更低。比起listforward_list统一的迭代器和引用更好。

下面我们开始研究他的使用，为了能够更好的测试，我们先实现一个打印容器元素的函数，vector底层是数组，所以有三种访问方式：下标访问、迭代器访问、范围for（本质也是迭代器）

void Print(const vector<int>& vv)//专门用来打印函数
{
	//下标遍历
	for (size_t i = 0; i < vv.size(); ++i)
		cout << vv[i] << " ";
	cout << endl;
	//迭代器区间访问
	vector<int>::const_iterator it = vv.begin();
	while (it != vv.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
	//范围for访问
	for (auto e : vv)
		cout << e << " ";
	cout << endl;
}

二. 构造和赋值重载（Member functions）

我们用test1（）来展示用法

void test1()
{
	//无参构造
	vector<int> v1;
	Print(v1);
	//有参构造，n个位置初始化
	vector<int> v2(5,2);
	Print(v2);
	//有参构造，n个位置调用T类型的默认构造
	vector<int> v3(5);
	Print(v3);
	//拷贝构造
	vector<int> v4(v3);
	Print(v4);
	//迭代器区间构造(传string的迭代器区间)
	string s("hello world");
	vector<int> v5(s.begin(), s.end());
	Print(v5);
	//迭代器区间构造(传vctor的迭代器区间)
	vector<int> v6(v5.begin(), v5.end());
	Print(v6);
	//赋值重载
	v1 = v6;
	cout << &v1 <<"   "<< & v6 << endl;//深拷贝
	Print(v1);
	//特殊的赋值方式
	vector<int> v7{ 1,2,3,4,5,6,7,8 };
	Print(v7);
}

注意：如上图所说，虽然构造函数的本质是为了自定义类型而生的，但是因为有了模版的存在，在有些时候必须支持内置类型的默认构造，比如我们来看下面的测试

//有些必要的时候必须得有拷贝构造
template<class T>
void func()
{
	T x = T();
	cout << x << endl;
}
void test4()
{
	//有模板的时候必须有内置类型的默认构造
	func<int>();
	func<int*>();
	func<double>();
	func<float>();
}

除了指针以外的内置类型也可以直接进行默认构造

三、增删操作（Modifiers Iterators）

我们先介绍再测试

原有的空间会全部清空，替换成我们要插入的元素，如果插入的更大，会扩容到相应的大小，跟=很相似，因为都会造成原来空间的释放，但是assign有一个比较厉害的地方就是可以用迭代器，也就是说我们可以控制被替换的区间

尾插

尾删

指定位置插入，要注意的是这里不再像string一样，用的size_t 的pos，vector虽然也可以用下标访问，但是为了承接后面STL其他不支持下标访问的容器，所以这边的pos用的是迭代器类型

指定位置删除

交换两个容器的指针，其实只是交换了空间，跟全局的swap区别就是全局的swap还涉及到了开空间和拷贝

很简单，就是清空容器，但是是不会改变容量的！

下面我们用test2（）来进行测试

void test2()
{
	vector<int> v1;
	//push_back
	v1.push_back(1);
	v1.push_back(2);
	v1.push_back(3);
	v1.push_back(4);
	v1.push_back(5);
	v1.push_back(6);
	v1.push_back(7);
	v1.push_back(8);
	Print(v1);
	//pop_back
	v1.pop_back();
	Print(v1);
	//insert
	vector<int>::iterator pos1 = find(v1.begin(), v1.end(),2);
	v1.insert(pos1, 10);
	Print(v1);
	//erase
	vector<int>::iterator pos2 = find(v1.begin(), v1.end(), 10);
	v1.erase(pos2);
	Print(v1);
	//swap(vector 的swap)
	vector<int> v2(40,2);
	cout << &v1 << "  " << &v2<<endl;
	v2.swap(v1);
	cout << &v1 << "  " << &v2<<endl;
	Print(v1);
	Print(v2);
	//swap(全局的swap)
	swap(v1, v2);
	cout << &v1 << "  " << &v2 << endl;
	Print(v1);
	Print(v2);
	//assign和=的区别  都会销毁源空间，但是assign可以用迭代器控制被赋值的范围    或者是自己指定替换n个相同元素
	v1.assign(10, 2);//强行替换了
	Print(v1);
	v1.assign(v2.begin()+5,v2.end()-1);//控制赋值返回
	Print(v1);
	v2 = v1;
	Print(v2);
	//clear
	v1.clear();
	Print(v1);//v1被清空了
	
}

注意：Vector里面并没有提供find，但是算法库里有一个find是迭代器区间版本，也就是说算法库里的find支持给STL所有容器使用，所以才没有必要单独写一个！！

四、容量相关操作（Capacity）

这里和之前string的没什么差异，我们直接开始用test3进行测试

//Capacity
void test3()
{
	vector<int> v1{ 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
	cout << v1.size() << endl;
	cout << v1.max_size() << endl;
	cout << v1.capacity() << endl;
	//reserve
	v1.reserve(15);
	cout << v1.capacity() << endl;
	//resize   //不传参数，调用默认构造
	v1.resize(50);
	Print(v1);
	//empty
	cout << v1.empty() << endl;
	//shrink_to_fit
	v1.reserve(100);
	cout << v1.capacity() << endl;
	v1.shrink_to_fit();
	cout << v1.capacity() << endl;
}

五、sort和reverse

这两个函数都是算法库里提供的，需要我们传相应的迭代器，但是内部使用是对迭代器有要求的，迭代器功能分为3种，一种是单向（比如单链表），一种是双向（双向链表），一种是随机（Vector和String），支持随机迭代器的一般都是支持下标访问的，名字会按时你要传什么样的迭代器。比如sort，一般只支持随机迭代器，而reverse一般支持双向迭代器，但是随机迭代器也是可以的，也就是说他们之间的关系是：单向支持双向和随机，双向支持随机，随机谁也不能支持

我们下面用test5（）来测试一下

void test5()
{
		vector<int> v1{3,4,10,11,31,43,5464,4242432,22,3213};
	Print(v1);
	//升序
	sort(v1.begin(), v1.end(),less<int>());
	Print(v1);
	//逆序
	sort(v1.begin(), v1.end(), greater<int>());
	reverse(v1.begin() + 2, v1.end() - 5);
	Print(v1);
}

测试用例都给大家了，大家可以自己用vs拷贝过去哦！下一章开始讲解Vector的模拟实现

思考：有了Vector（char）还需要string吗？

需要！！1、如果用Vector（char）那其实底层又回到C语言的字符数组概念了，我们封装string的原因就是字符数组不符合面向对象的思维。2、Vector（char）结尾不会带\0 3、Vector的实现是可以存储很多种类型，比较大小也是根据具体类型的比较方式去比较，而string都是根据ascii码去比较。4、+=的差别很大，string+=一个字符串很正常，但是Vector就不适合。5、字符串string支持找子串。

综上来说 string是需求专用，vector是无法满足string的所有接口需求的。