C++入门 vector介绍及使用

目录

vector的介绍及使用

vector常用接口的介绍及使用 

vector的定义 

vector iterator 的使用

vector 空间增长问题

 vector 增删查改

push_back/pop_back

insert & erase & find

 operator[ ]的遍历 

vector的介绍及使用

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。 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。

vector常用接口的介绍及使用 

以下内容只列举vector常用接口的介绍和使用方式。

vector的定义 

(constructor)构造函数声明接口说明
vector()（重点）无参构造
vector（size_type n, const value_type& val = value_type()）构造并初始化n个val
vector (const vector& x); （重点）拷贝构造
vector (InputIterator first, InputIterator last);使用迭代器进行初始化构造

 具体使用方法如下代码所示：

int TestVector1()
{
    vector<int> first;                                // 无参构造
    vector<int> second(4, 100);                       // 构造并初始化n个val
    vector<int> third(second.begin(), second.end());  // 使用迭代器进行初始化构造
    vector<int> fourth(third);                        // 拷贝构造
    return 0;
}

vector iterator 的使用

iterator的使用接口说明
begin + end（重点）获取第一个数据位置的iterator/const_iterator， 获取最后一个数据的下一个位置的iterator/const_iterator
rbegin + rend获取最后一个数据位置的reverse_iterator，获取第一个数据前一个位置的 reverse_iterator

 具体使用方法如下代码所示：

void TestVector2()
{
	// 使用push_back插入4个数据
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);

	// 使用迭代器进行遍历打印
	vector<int>::iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;

	//输出 1 2 3 4

	// 使用迭代器进行修改
	it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		*it *= 2;
		++it;
	}

	// 使用反向迭代器进行遍历再打印
	// vector<int>::reverse_iterator rit = v.rbegin();
	auto rit = v.rbegin();
	while (rit != v.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		++rit;
	}
	//输出 8 6 4 2
	cout << endl;
}

 此处先尾插1 2 3 4这四个元素，begin即从第一个元素1开始遍历打印，rbegin在最后一个元素4开始从后往前遍历打印。 

vector 空间增长问题

容量空间接口说明
size获取数据个数
capacity获取容量大小
empty判断是否为空
resize改变vector的size
reserve改变vector的capacity

 首先依旧和string一样我们测试一下vector中capacity的扩容机制在不同编译器下是什么样子的：

// 测试vector的默认扩容机制
void TestVectorExpand()
{
	size_t sz;
	vector<int> v;
	sz = v.capacity();
	cout << "making v grow:\n";
	for (int i = 0; i < 100; ++i)
	{
		v.push_back(i);
		if (sz != v.capacity())
		{
			sz = v.capacity();
			cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
		}
	}
}

注意：不同编译器下扩容机制不同，可参考string的扩容机制。

vs：按照1.5倍方式扩容                 linux：按照2倍方式扩容

接下来我们看reserve和resize的使用代码演示：

void TestVector3()
{
    // reisze(size_t n, const T& data = T())
    // 将有效元素个数设置为n个，如果时增多时，增多的元素使用data进行填充
	vector<int> v;

	// 尾插 1-9 九个元素
	for (int i = 1; i < 10; i++)
		v.push_back(i);

	// 获取前5个数据 即1-5 后面被析构
	v.resize(5);
	for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
		cout << ' ' << v[i];
	cout << '\n';
	// 输出1 2 3 4 5

	// 获取前8个数据 v中只有5个数据，剩余3个数据将被初始化为100
	v.resize(8, 100);
	for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
		cout << ' ' << v[i];
	cout << '\n';
	// 输出1 2 3 4 5 100 100 100

	// 获取前12个数据 v中只有8个数据，剩余3个数据将被默认初始化为0
	v.resize(12);
	for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
		cout << ' ' << v[i];
	cout << '\n';
	// 输出1 2 3 4 5 100 100 100 0 0 0 0
}

注意：resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size。如果resize的值比原本元素个数还要小，那么除比resize小的元素保留以外，其余被删除。其次如果不给初始值，编译器默认初始化为0。

// 往vecotr中插入元素时，如果大概已经知道要存放多少个元素
// 可以通过reserve方法提前将容量设置好，避免边插入边扩容效率低
void TestVectorExpandOP()
{
	vector<int> v;
	size_t sz = v.capacity();
	v.reserve(100);   // 提前将容量设置好，可以避免一遍插入一遍扩容
	cout << "making bar grow:\n";
	for (int i = 0; i < 100; ++i)
	{
		v.push_back(i);
		if (sz != v.capacity())
		{
			sz = v.capacity();
			cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
		}
	}
}

注意：reserve只负责开辟空间，如果确定知道需要用多少空间，reserve可以缓解vector增容的代价缺陷问题。reserve与malloc类似，开辟好的空间不能直接访问修改。

 vector 增删查改

vector增删查改接口说明
push_back（重点）尾插
pop_back （重点）尾删
find查找（注意这个是算法模块实现，不是vector的成员接口）
insert在position之前插入va
erase删除position位置的数据
swap交换两个vector的数据空间
operator[] （重点）像数组一样访问

push_back/pop_back

先看尾插和尾删：push_back/pop_back

void TestVector4()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
    //尾插 1 2 3 4
	auto it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
	// 输出1 2 3 4

	v.pop_back();
	v.pop_back();
    //尾删 3 4

	it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
	// 输出1 2
}

insert & erase & find

任意位置插入：insert和erase，以及查找find

void TestVector5()
{
	// 使用列表方式初始化，C++11新语法
	vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };

	// 在指定位置前插入值为val的元素，比如：3之前插入30,如果没有则不插入
	// 1. 先使用find查找3所在位置
	// 注意：vector没有提供find方法，如果要查找只能使用STL提供的全局find
	auto pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
	if (pos != v.end())
	{
		// 2. 在pos位置之前插入30
		v.insert(pos, 30);
	}

	vector<int>::iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
	// 输出 1 2 30 3 4

	pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
	// 删除pos位置的数据
	v.erase(pos);

	it = v.begin();
	while (it != v.end()) {
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
	// 输出 1 2 30 4
}

注意：

  1. 使用列表方式初始化（C++11新语法）
  2. find不是vector自身提供的方法，是STL提供的算法。
  3.  在指定位置前插入值为val的元素，比如：3之前插入30，如果没有则不插入

 operator[ ]的遍历

// operator[]+index 和 C++11中vector的新式for+auto的遍历
// vector使用这两种遍历方式是比较便捷的
void TestVector6()
{
	vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };

	// 通过[]读写第0个位置。
	v[0] = 10;
	cout << v[0] << endl;
	// 输出 10

	// 1. 使用for+[]小标方式遍历
	for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
		cout << v[i] << " ";
	cout << endl;
	// 输出 10 2 3 4

	// swapv 与 v 交换空间
	vector<int> swapv{5, 6, 7, 8};
	swapv.swap(v);

	cout << "v data:";
	for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
		cout << v[i] << " ";
	cout << endl;
	// 输出 5 6 7 8

	// 2. 使用迭代器遍历
	cout << "swapv data:";
	auto it = swapv.begin();
	while (it != swapv.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
	// 输出 10 2 3 4

	// 3. 使用范围for遍历
	for (auto x : v)
		cout << x << " ";
	cout << endl;
	// 输出 5 6 7 8
}

vector使用 for+[ ]小标 和 范围for 方式遍历这两种遍历方式是比较便捷的。

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