C++ STL - vector使用详解

目录

0.引言

1.构造函数 

2. 赋值函数

3. vector 容量与大小 

4. vector 插入和删除

5. vector 元素访问与更改

6. vector 互换 

9. vector 预留空间 

0.引言

这篇博客将详细介绍 vector，由于总体上与上一篇介绍的 string 类似，在此处注意展示其使用。关于 vector 有如下特点：

(1). vector是表示可变大小数组的序列容器。

(2). 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). 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。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。

(5). 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list和forward_list 统一的迭代器和引用更好。

在 STL 中，vector 的操作有一下常用的函数，接下来我们将对其进行详细介绍：

1. vector<T> v; //T表示数据的类型，可以是int类型，也可以是string对象。
2. vector(v.begin(), v,end());  //将v[begin().end())区间(前闭后开)中的元素拷贝给本身。
3. vector(n, elem);  //构造函数将n个elem拷贝给本身。
4. vector(const vector &vec);  //拷贝构造函数。
5. vector& operator=(const vector &vec);  //重载=操作符。
6. assign(begin,end);  //将[begin,end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
7. assign(n,elem);  //将n个elem拷贝赋值给本身。
8. empty(); //判断容器是否为空。
9. capacity(); //容器的容量。
10. size();  //返回容器中元素的个数。
11. resize(int num);  //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。
                      //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。
12. resize(int num, elem); //重新指定容器的长度为num，若容器变成，则以elem值填充新位置。
                           //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。
13. push_back(ele);  //尾部插入元素ele。
14. pop_back();  //删除最后一个元素。
15. insert(const_iterator pos, ele); //迭代器指向位置pos插入元素ele。
16. insert(const_iterator pos, int count ele); //迭代器指向位置pos插入count个元素。
17. erase(const_iterator pos); //删除迭代器指向的元素。
18. erase(cons_titerator start, const_iterator end);  //删除迭代器从start到end之间的元素。
19. clear();  //删除容器中所有元素。   
20. at(int idx);   ///返回索引为idx所指的数据。
21. operator[];  //返回索引idx所指的数据。
22. front();  //返回容器中第一个数据元素。
23. back();   //返回容器中最后一个数据元素。
24. swap(vec);  //将vec与本身的元素互换。
25. reserve(int len); //容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问。

1.构造函数 

 构造函数包括如下：

1. vector<T> v; //T表示数据的类型，可以是int类型，也可以是string对象
2. vector(v.begin(), v,end());  //将v[begin().end())区间(前闭后开)中的元素拷贝给本身。
3. vector(n, elem);  //构造函数将n个elem拷贝给本身
4. vector(const vector &vec);  //拷贝构造函数

void print(vector<int> v)//迭代器访问打印数据
{
	vector<int>::iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
}
vector<int> v1;//默认构造,无参创建v1对象
for (int i = 0; i < 10; i++) 
{
	v1.push_back(i);
}
print(v1);

vector<int> v2(v1.begin(), v1.end());//区间构造v2
print(v2);

vector<int> v3(10,1); //n个elem构造:此处10个1
print(v3);

vector<int> v4(v3); //拷贝构造
print(v4);

 2. 赋值函数

 赋值函数包括：

1. vector& operator=(const vector &vec);  //重载等号操作符。
2. assign(begin,end);  //将[begin,end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
3. assign(n,elem);  //将n个elem拷贝赋值给本身。

 我们知道利用 = 重载赋值是最简单的。

vector<int> v1;//默认构造,无参创建v1对象
for (int i = 0; i < 10; i++) 
	v1.push_back(i);//尾插
print(v1);

vector<int> v2 = v1;
print(v2);

vector<int> v3;
v3.assign(v1.begin(), v1.end());
print(v3);

vector<int> v4;
v4.assign(10,1);
print(v4);

3. vector 容量与大小 

函数包括：

1. empty(); //判断容器是否为空
2. capacity(); //容器的容量
3. size();  //返回容器中元素的个数
4. resize(int num);  //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。
                               //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。
5. resize(int num, elem); //重新指定容器的长度为num，若容器变成，则以elem值填充新位置。
                                       //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

 需要注意的是：

(1). capacity表示在不分配更多内存的情况下，容器可以保存的最多元素个数。size 指的是它实际所包含的元素个数。

(2).  vector 容器的大小不能超出它的容量，在大小等于容量的基础上，只要增加一个元素，就必须分配更多的内存。此时 vector 往往会申请多个存储空间。

(3). 一旦 vector 容器的内存被重新分配，则和 vector 容器中元素相关的所有引用、指针以及迭代器，都可能会失效，最稳妥的方法就是重新生成。

vector<int> v1;//默认构造,无参创建v1对象
for (int i = 0; i < 10; i++) 
	v1.push_back(i);//尾插
print(v1);
cout << "容量:" << v1.capacity() << endl;
cout << "大小:" << v1.size() << endl;

v1.resize(20); //如果重新指定的比原来长了，默认用0填充新的位置
print(v1);

v1.resize(40,10); //如果重新指定的比原来长了，也可给定值填充新的位置
print(v1);

v1.resize(5);  //如果重新指定的比原来短了，超出的部分会删除掉
print(v1);

v1.resize(0);
if (v1.empty())
	cout << "容量为空" << endl;

 4. vector 插入和删除

1. push_back(ele);  //尾部插入元素ele
2. pop_back();  //删除最后一个元素
3. insert(const_iterator pos, ele); //迭代器指向位置pos插入元素ele
4. insert(const_iterator pos, int count, ele); //迭代器指向位置pos插入count个元素
5. erase(const_iterator pos); //删除迭代器指向的元素
6. erase(cons_titerator start, const_iterator end);  //删除迭代器从start到end之间的元素
7. clear();  //删除容器中所有元素

vector<int> v1;//默认构造,无参创建v1对象
for (int i = 0; i < 10; i++) 
	v1.push_back(i);//尾插
print(v1);

v1.pop_back();
v1.pop_back();//尾删
print(v1);

v1.insert(v1.begin(),100);//在指定位置插入数据，此处为begin
print(v1);

v1.insert(v1.begin(),2,200);//在指定位置插入数据n个元素，此处为begin，两个200
print(v1);

v1.erase(v1.begin()++);//删除第二个位置
print(v1);

v1.erase(v1.begin(),v1.end());//删除指定区间
print(v1);

v1.clear();//清空v1
print(v1);

5. vector 元素访问与更改

1. at(int idx);   ///返回索引为idx所指的数据。
2. operator[];  //返回索引idx所指的数据。
3. front();  //返回容器中第一个数据元素
4. back();   //返回容器中最后一个数据元素。

vector<int> v1;//默认构造,无参创建v1对象
for (int i = 0; i < 10; i++) 
	v1.push_back(i);//尾插

for (int i = 0; i < 10; i++)
	cout << v1.at(i) << " ";
cout << endl;

cout << "第一个元素:" << v1.front() << endl;
cout << "最后一个元素:" << v1.back() << endl;

for (int i = 0; i < 10; i++)
	cout << v1[i]*2 << " ";//[ ]最简单的访问数据方式
cout << endl;

6. vector 互换 

 实现两个容器内元素进行互换所调用的函数。

1. swap(vec);  //将vec与本身的元素互换

cout << "交换前:"<< endl;
vector<int> v1;//默认构造,无参创建v1对象
for (int i = 0; i < 10; i++) 
	v1.push_back(i);//尾插
print(v1);

vector<int> v2;//默认构造,无参创建v1对象
for (int i = 10; i < 20; i++)
	v2.push_back(i);//尾插
print(v2);

cout << "交换后:" << endl;
v1.swap(v2);
print(v1);
print(v2);

巧用 swap 可以收缩内存空间 

vector<int>v;
for (int i = 0; i < 100000; i++)
{
	v.push_back(i);
}
cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;

v.resize(3);  //重新指定大小
cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;  //resize操作，容量并没有变，多余的容量浪费了
cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;

//巧用swap收缩内存
vector<int>(v).swap(v);  
//vector<int>(v)创建了一个为匿名对象，
//会按v的大小初始化这个匿名对象容器的大小
//swap(v)会对匿名对象容器与原容器做一个交换，
//则原容器的指针指向匿名对象的容器，匿名对象的容器的指针改为指向原容器
//系统运行完创建匿名函数这一句语句后对匿名对象的指针(即地址、内存)进行回收

cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;

9. vector 预留空间 

 目的是为了减少vector在动态扩展容量时的扩展次数，提高程序运行效率。

1. reserve(int len); //容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问。
vector<int>v1;
int num1 = 0;  //统计开辟次数
int* p = NULL;
for (int i = 0; i < 1000000; i++)
{
	v1.push_back(i);
	if (p != &v1[0])  //一开始指针不指向容量首地址，所以让指针指向容量首地址，开辟内存次数加1
	{
		p = &v1[0];
		num1++;   //由于容量不够，会再次开辟一段容量更大的内存空间，原小容量的内存空间被释放
	}
}
cout << "num1：" << num1 << endl;

vector<int>v2;
//预留空间
v2.reserve(1000000);
int num2 = 0;  //统计开辟次数

* p = NULL;

for (int i = 0; i < 1000000; i++)
{
	v2.push_back(i);

	if (p != &v2[0])
	{
		p = &v2[0];
		num2++;
	}
}
cout << "num2(reserve):" << num2 << endl;

vector 与  string STL接口大多是一样的，学会一个另一个的学习也会更加的轻松。  

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