13.C++入门：vector|定义|迭代器的使用|空间增长|增删查改|迭代器失效问题|OJ题

原创于 2026-01-04 21:05:22 发布 · 921 阅读

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vector的介绍

vector的文档介绍

vector的定义

(constructor) 构造函数声明	接口说明
vector ()	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);	拷贝构造
vector (InputIterator first, InputIterator last);	使用迭代器进行初始化构造

void test_vector2()
{
	vector<int> v1(10, 1);
	for (auto e : v1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	vector<int> v2(v1.begin(), v1.end());
	for (auto e : v2)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	string s1("12345");
	vector<int> v3(s1.begin(), s1.end());
	for (auto e : v3)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

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

在这里插入图片描述

void test_vector1()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	// vector<char>
	// string
	// 
	for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
	{
		cout << v[i] << " ";
	}
	cout << endl;
	vector<int>::iterator it1 = v.begin();
	while (it1 != v.end())
	{
		cout << *it1 << " ";
		++it1;
	}
	cout << endl;
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

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。这个问题经常会考察，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。

// 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';  
		}  
	}  
} 

vs：运行结果：vs下使用的STL基本是按照1.5倍方式扩容  
making foo grow:  
capacity changed: 1  
capacity changed: 2  
capacity changed: 3  
capacity changed: 4  
capacity changed: 6  
capacity changed: 9
capacity changed: 13  
capacity changed: 19  
capacity changed: 28  
capacity changed: 42  
capacity changed: 63  
capacity changed: 94  
capacity changed: 141  

g++运行结果：linux下使用的STL基本是按照2倍方式扩容  
making foo grow:  
capacity changed: 1  
capacity changed: 2  
capacity changed: 4  
capacity changed: 8  
capacity changed: 16  
capacity changed: 32  
capacity changed: 64  
capacity changed: 128

// 如果已经确定vector中要存储元素大概个数，可以提前将空间设置足够  
// 就可以避免边插入边扩容导致效率低下的问题了  
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';  
		}  
	}  
}

vector 增删查改

vector 增删查改	接口说明
push_back	尾插
pop_back	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 val
erase	删除 position 位置的数据
swap	交换两个 vector 的数据空间
operator []	像数组一样访问

void test_vector4()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	
	v.insert(v.begin(), 0);
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	
	//vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 3);
	auto it = find(v.begin(), v.end(), 3);
	v.insert(it, 30);
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	
	list<int> lt;
	lt.push_back(10);
	lt.push_back(20);
	lt.push_back(30);
	lt.push_back(40);
	
	auto lit = find(lt.begin(), lt.end(), 3);
	if (lit != lt.end())
	{
		lt.insert(lit, 300);
	}
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	
	vector<string> vstr;
	string s1("");
	vstr.push_back(s1);
	vstr.push_back(string(""));
	vstr.push_back("");
	for (const auto& e : vstr)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	
	cout << vstr[0][0] <<'z'<< endl;
	cout << vstr[0][3] << endl;
}

vector 迭代器失效问题

迭代器的主要作用就是让算法能够不用关心底层数据结构，其底层实际就是一个指针，或者是对指针进行了封装，比如：vector的迭代器就是原生态指针T* 。因此迭代器失效，实际就是迭代器底层对应指针所指向的空间被销毁了，而使用一块已经被释放的空间，造成的后果是程序崩溃(即如果继续使用已经失效的迭代器，程序可能会崩溃)。
对于vector可能会导致其迭代器失效的操作有：

会引起其底层空间改变的操作，都有可能是迭代器失效，比如：resize、reserve、insert、assign、push_back等。

#include <iostream>  
using namespace std;  
#include <vector>  
int main()  
{  
	vector<int> v{1,2,3,4,5,6};  
	auto it = v.begin();  
	// 将有效元素个数增加到100个，多出的位置使用8填充，操作期间底层会扩容  
	// v.resize(100, 8);  
	// reserve的作用就是改变扩容大小但不改变有效元素个数，操作期间可能会引起底层容量改变  
	// v.reserve(100);  
	// 插入元素期间，可能会引起扩容，而导致原空间被释放  
	// v.insert(v.begin(), 0);  
	// v.push_back(8);  
	// 给vector重新赋值，可能会引起底层容量改变  
	v.assign(100, 8);  
	/*  
	出错原因：以上操作，都有可能会导致vector扩容，也就是说vector底层原理旧空间被释  
	放掉，而在打印时，it还使用的是释放之间的旧空间，在对it迭代器操作时，实际操作的是一块  
	已经被释放的空间，而引起代码运行时崩溃。  
	解决方式：在以上操作完成之后，如果想要继续通过迭代器操作vector中的元素，只需给  
	it重新赋值即可。  
	*/  
	while(it != v.end())  
	{  
		cout<< *it << " " ;  
		++it;  
	} 
	cout<<endl;  
	return 0;  
}

指定位置元素的删除操作–erase

#include <iostream>
using namespace std;  
#include <vector>  

int main()  
{  
	int a[] = { 1, 2, 3, 4 };  
	vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int)); 
	 
	// 使用find查找3所在位置的iterator  
	vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);  
	
	// 删除pos位置的数据，导致pos迭代器失效。  
	v.erase(pos);  
	cout << *pos << endl; // 此处会导致非法访问  
	return 0;  
}

erase删除pos位置元素后，pos位置之后的元素会往前搬移，没有导致底层空间的改变，理论上讲迭代器不应该会失效，但是：如果pos刚好是最后一个元素，删完之后pos刚好是end的位置，而end位置是没有元素的，那么pos就失效了。因此删除vector中任意位置上元素时，vs就认为该位置迭代器失效了。
以下代码的功能是删除vector中所有的偶数，请问那个代码是正确的，为什么？

#include <iostream>  
using namespace std;  
#include <vector>  
int main()  
{  
	vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };  
	auto it = v.begin();  
	while (it != v.end())  
	{  
		if (*it % 2 == 0)  
		v.erase(it);  
		++it;  
	} 
	return 0;  
} 

int main()  
{  
	vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };  
	auto it = v.begin();  
	while (it != v.end())  
	{  
		if (*it % 2 == 0)  
		it = v.erase(it);  
		else  
		++it;  
	} 
	return 0;  
}

注意：Linux下，g++编译器对迭代器失效的检测并不是非常严格，处理也没有vs下极端。

// 1. 扩容之后，迭代器已经失效了，程序虽然可以运行，但是运行结果已经不对了  
int main()  
{  
	vector<int> v{1,2,3,4,5};  
	for(size_t i = 0; i < v.size(); ++i)  
	cout << v[i] << " ";  
	cout << endl;  
	auto it = v.begin();  
	cout << "扩容之前，vector的容量为: " << v.capacity() << endl;  
	
	// 通过reserve将底层空间设置为100，目的是为了让vector的迭代器失效  
	v.reserve(100);  
	cout << "扩容之后，vector的容量为: " << v.capacity() << endl;  
	// 经过上述reserve之后，it迭代器肯定会失效，在vs下程序就直接崩溃了，但是linux下不会  
	// 虽然可能运行，但是输出的结果是不对的  
	while(it != v.end())  
	{  
		cout << *it << " ";  
		++it;  
	} 
	cout << endl;  
	return 0;  
} 
程序输出：  
1 2 3 4 5  
扩容之前，vector的容量为: 5  
扩容之后，vector的容量为: 100  
0 2 3 4 5 409 1 2 3 4 5  
// 2. erase删除任意位置代码后，linux下迭代器并没有失效  
// 因为空间还是原来的空间，后序元素往前搬移了，it的位置还是有效的  
#include <vector>  
#include <algorithm>  

int main()  
{  
	vector<int> v{1,2,3,4,5};  
	vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 3);  
	v.erase(it);  
	cout << *it << endl;  
	while(it != v.end())  
	{  
		cout << *it << " ";  
		++it;  
	} 
	cout << endl;  
	return 0;  
} 

程序可以正常运行，并打印：  
4 
4 5
// 3: erase删除的迭代器如果是最后一个元素，删除之后it已经超过end  
// 此时迭代器是无效的，++it导致程序崩溃  

int main()  
{  
	vector<int> v{1,2,3,4,5};  
	// vector<int> v{1,2,3,4,5,6};  
	auto it = v.begin();  
	while(it != v.end())  
	{  
		if(*it % 2 == 0)  
		v.erase(it);  
		++it;  
	} 
	for(auto e : v)  
	cout << e << " ";  
	cout << endl;  
	return 0;  
} 
========================================================  
// 使用第一组数据时，程序可以运行  
[sly@VM-0-3-centos 20220114]$ g++ testVector.cpp -std=c++11  
[sly@VM-0-3-centos 20220114]$ ./a.out  
1 3 5  
=========================================================  
// 使用第二组数据时，程序最终会崩溃  
[sly@VM-0-3-centos 20220114]$ vim testVector.cpp  
[sly@VM-0-3-centos 20220114]$ g++ testVector.cpp -std=c++11  
[sly@VM-0-3-centos 20220114]$ ./a.out  
Segmentation fault

从上述三个例子中可以看到：SGI STL中，迭代器失效后，代码并不一定会崩溃，但是运行结果肯定不对，如果it不在begin和end范围内，肯定会崩溃的。
4. 与vector类似，string在插入+扩容操作+erase之后，迭代器也会失效

#include <string>  
void TestString()  
{  
	string s("hello");  
	auto it = s.begin();  
	// 放开之后代码会崩溃，因为resize到20会string会进行扩容  
	// 扩容之后，it指向之前旧空间已经被释放了，该迭代器就失效了  
	// 后序打印时，再访问it指向的空间程序就会崩溃  
	//s.resize(20, '!');  
	while (it != s.end())  
	{  
		cout << *it;  
		++it;  
	} 
	cout << endl;  
	it = s.begin();  
	while (it != s.end())
	{  
		it = s.erase(it);  
		// 按照下面方式写，运行时程序会崩溃，因为erase(it)之后  
		// it位置的迭代器就失效了  
		// s.erase(it);  
		++it;  
	}  
}

insert和erase形参pos都可能会失效
原则是insert和erase过的迭代器不要使用
迭代器失效解决办法：在使用前，对迭代器重新赋值即可。

vector 在OJ中的使用

136. 只出现一次的数字 - 力扣（LeetCode）

class Solution {  
public:  
	int singleNumber(vector<int>& nums) {  
		int value = 0;  
		for(auto e : nums)  
		{  
			value ^= e;  
		} 
		
		return value;  
	}  
};

118. 杨辉三角 - 力扣（LeetCode）

// 涉及resize / operator[]  
// 核心思想：找出杨辉三角的规律，发现每一行头尾都是1，中间第[j]个数等于上一行[j-1]+[j]  
class Solution {  
public:  
	vector<vector<int>> generate(int numRows) {  
		vector<vector<int>> vv(numRows);  
		for(int i = 0; i < numRows; ++i)  
		{  
			vv[i].resize(i+1, 1);  
		} 
		
		for(int i = 2; i < numRows; ++i)  
		{  
			for(int j = 1; j < i; ++j)  
			{  
				vv[i][j] = vv[i-1][j] + vv[i-1][j-1];  
			}  
		} 
		return vv;  
	}  
};

26. 删除有序数组中的重复项 - 力扣（LeetCode）
137. 只出现一次的数字 II - 力扣（LeetCode）
260. 只出现一次的数字 III - 力扣（LeetCode）
数组中出现次数超过一半的数字_牛客题霸_牛客网
 17. 电话号码的字母组合 - 力扣（LeetCode）

class Solution {
public:
	string _numToStr = {"", "", "abc", "def", "ghi", "jkl", "mno", "pqrs", "tuv", "wxyz"};
	
	void Combine(const string digits, int di, string cbStr, vector<string>& v){
		if (di == digits.size())
		{
			v.push_back(cbStr);
			return;
		}

	}
	
	vector<string> lettorCombinations(string digits){
		vector<string> v;
		
		if (digits.empty())
			return v;
		Combine(digits, 0, "", v);
		
		return v;
	}
};

![[Pasted image 20260103231047.png]]