C++——vector的使用

本文详细介绍了C++中的vector容器,包括其作为动态数组的特点、构造函数、迭代器的使用、容量增长策略以及增删查改等基本操作。通过实例展示了vector如何在不同场景下进行元素的插入、删除和访问。还提到了vector在不同编译器下容量增长的差异,并强调了预分配空间以优化性能的重要性。

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目录

一. vector的介绍

二. vector的使用

1. vector的定义

2. vector iterator的使用

3. vector 空间增长问题

4. vector增删查改


一. vector的介绍

学习vector需要学会查看vector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list和forward_list统一的迭代器和引用更好

二. vector的使用

以下是需要重点掌握的接口:

1. 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
vector<int> v1;//无参构造

vector<int> v2(10, 1);//构造并初始化n个val

vector<int> v3(v2);//拷贝构造

string s1("hello world!");
vector<char> v3(++s1.begin(), --s1.end());//使用迭代器初始化

2. 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
vector<int> v1;
v1.push_back(1);
v1.push_back(2);
v1.push_back(3);
v1.push_back(4);
v1.push_back(5);
v1.push_back(6);

//正向迭代器
vector<int>::iterator it = v1.begin();
while (it != v1.end())
{
	*it -= 1;
	cout << *it << " ";
	++it;
}
cout << endl;

//反向迭代器
vector<int>::iterator rit = v1.rbegin();
while (rit != v1.rend())
{
    *rit += 1;
    cout << *rit << " ";
    ++rit;
}
cout << endl;

3. 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(重点)改变vector的size
reserve(重点)改变vector的capacity
  • capacity的代码在vs和g++下分别运行会发现,vs下capacity是按1.5倍增长的,g++是按2倍增长的。不要固化的认为,vector增容都是2倍,具体增长多少是根据具体的需求定义的。vs是PJ版本STL,g++是SGI版本STL。
  • 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。
  • resize在开空间的同时还会进行初始化,影响size。
size_t sz;
vector<int> v;

//知道扩容的大小用resize或者reserve
//v.resize(100);需要初始化再用resize,因为会改变size
v.reserve(100);//只需要扩容用reserve,只改变容量

//以下是由系统扩容,发现和string一样,vs下是1.5倍,g++下是2倍
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';
	}
}

//只改变size
v.resize(10);
cout << v.size() << endl;
cout << v.capacity() << endl;

4. 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(算法模块实现,不是vector的成员接口)
insert在position之前插入val
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
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
v.push_back(6);
v.push_back(7);
v.push_back(8);
v.push_back(9);
v.pop_back();
v.pop_back();
v.pop_back();

v.insert(v.begin() + 6, -1);//可以在数据最后的后一个位置插入,但是不能越界
for (auto n : v)
{
	cout << n << " ";
}
cout << endl;

v.erase(v.begin(), v.end() - 7);//注意不能越界
for (auto n : v)
{
	cout << n << " ";
}
cout << endl;

vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 3);
if (it != v.end())
{
	v.erase(it);
}
### C++ 中 `vector` 容器的使用方法 #### 赋值操作符重载 赋值操作可以通过成员函数实现,允许一个向量的内容被另一个相同类型的向量所替换。这涉及到拷贝源向量中的元素到目标向量中,并释放原来分配给后者的所有内存资源[^1]。 ```cpp std::vector<int> vec1 = {1, 2, 3}; std::vector<int> vec2; vec2 = vec1; // 使用赋值运算符复制 vec1 到 vec2 ``` #### 迭代器支持 迭代器提供了访问容器内部存储的数据的方式。对于 `vector` 来说,可以创建指向其首尾位置的迭代器来进行遍历或者修改其中的元素。 #### 初始化方式 当定义多维数组时,需要注意语法格式以确保兼容性。例如,在较新的标准下可以直接声明而无需额外空格;但在某些旧版本编译环境下,则可能需要显式的分隔模板参数列表来避免解析错误[^2]: ```cpp // 正确的形式用于新编译器 std::vector<std::vector<int>> matrix; // 对于老旧编译环境应采用如下形式 std::vector<std::vector<int> > matrix_old_style; ``` 为了指定具体的行列数,可以在构造函数调用期间提供相应的尺寸参数: ```cpp size_t rows = 5; size_t cols = 4; std::vector<std::vector<int>> matrix(rows, std::vector<int>(cols)); ``` #### 动态调整大小 除了静态设定容量外,还可以利用诸如 `push_back()` 和 `pop_back()` 方法动态增加或减少元素数量。前者会在末尾追加单个项,而后者的功能是从末端移除一项: ```cpp matrix.push_back({0}); // 向矩阵的最后一行添加一列零值 matrix.back().push_back(7); // 或者直接扩展最后一行并设置特定数值 matrix.pop_back(); // 移除最底下的那一整行 ``` 另外还有清空整个集合的方法 `clear()`,它会使得当前对象变得为空状态而不改变它的最大容纳限度. #### 数据存取机制 一旦建立了有效的索引范围内的引用之后就可以像常规指针那样对待这些迭代器了——即能够解引用它们从而获取对应的实体变量或是执行写入动作.
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