数据结构-vector

最新推荐文章于 2024-01-20 16:54:06 发布

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本文介绍了C++中的数据结构vector，作为不定长数组的替代，它提供了灵活的大小调整。文章通过一个ACM-ICPC题目来说明vector在处理动态数组问题时的优势，解释了vector的基本操作和如何在代码中应用。此外，还简要提及了链表作为对比，并预告了关于迭代器的内容，但未展开详细讨论。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

vector是不定长数组，也就是说它的长度是不固定的，简单地说就是“按需分配”。这听上去似乎有点麻烦，但在声明数组时如果我们并不清楚数组的长度，并且简单粗暴地使用#define MAXN 1000000会导致内存失去了梦想——就算不，仍有大量的内存成了咸鱼。这个时候，我们就需要vector数组。

先看一道例题：

从左到右有n个木块，编号为0~n-1,要求模拟以下四种操作：

move a onto b:把a和b上方的木块全部归位，然后把a摞在b上面。
move a over b:把a上方的木块全部归位，然后把a放在b所在木块堆的顶部。
pile a onto b:把b上方的木块全部归位，然后把a及上面的木块整体摞在b上面。
pile a over b:把a及上面的木块整体摞在b所在木块堆的顶部。

遇到quit时终止一组数据。a和b在同一堆的指令时非法指令，应当忽略。
所有操作结束后，输出每个位置的木块列表，按照从底部到顶部的顺序排列。
（出自UVa 101，小紫书p110）

由于每个木块堆的最大高度并没有限制，如果开一个a[n][n]的数组，显然浪费了很多空间，并且出题人很可能会故意卡MLE，于是我们需要一个“按需分配”数组。

链表

在介绍vector前，先提一下链表。
在c语言中，我们并没有c++丰富的STL，也就是说需要人工实现不定长数组：

    struct Node
    {
        int num;     //用于储存数据
        Node* next;
    };

这段代码声明了一个结构体Node，它包含了一个int型变量num和一个指针next，让我们有请灵魂画师来帮助我们理解。

链表块

我们的链表是由若干个这样的“小块”组成的，由于创建的“小块”之间没有任何联系，所以我们需要用一个指针next将它们连接到一起，也就是用next指向下一个“小块”，这样我们就能将它们“链”在一起。

每一个next都指向下一个块的地址，我们只需要访问当前块的next储存的地址，就可以到达下一个块。

由于我们只用在需要的时候申请一个新的块，并把它和之前的链表连在一起，所以可以达到不定长数组的作用。

但显然，构造一个链表十分麻烦，并且鄙人已经基本忘了怎么写链表，所以我们需要一个C艹。（c语言的链表构建我会在之后补上（flag++））

vector

在C++中，我们可以用vector来代替链表，这需要

    #include <vector>

在vector中，我们（暂时）不需要再思考指针和它的小伙伴们，可以把vector看作一个正常的数组：

vector示意图

也就是说它的空间是“连续”的。

我们可以用

    vector <int> v;

声明一个vector数组，它的元素为int型。当然，你也可以换成double型或者string型甚至是结构体。

vector为我们提供了以下操作：

    v.push_back(n);  //将元素n加入到v的尾部
    v.pop_back();    //将v的末端的元素删除
    v.empty();       //判断数组是否为空，若为空则返回真，否则返回假
    v.size();        //返回v中元素的数量
    v.resize(n);     //将v的长度设为n

如果我们想访问v中的元素，只需要像数组一样访问下标即可：

    ans=v[i];
    num=v[i]+v[i+1];

这时候，我们可以解决前面的例题了。

代码示例

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

const int MAXN=10000;
vector <int> v[MAXN];
int n;

int find(int a,int& p,int& h)  //寻找木块a（或b）所在位置和高度
{
    p=v[a][0];
    for(h=1;h<v[p].size();h++)
    {
        if(v[p][h]==a) return 0;
    }
}

void clear(int p,int h)  //将位置p高度h的木块上方的所有木块归位
{
    for(int i=h+1;i<v[p].size();i++)
    {
        int j=v[p][i];
        v[j][0]=j;
    }
    v[p].resize(h+1);
}

void move(int p1,h1,p2) //将位置p1高度h1的木块及上方的所有木块移到位置p2的顶端
{
    for(int i=h1;i<v[p1].size();i++)
    {
        int j=v[p1][i];
        v[p2].push_back(j);
        v[j][0]=p2;
    }
    v[p1].resize(h1);
}

int main()
{
    int a,b;
    string s1,s2;
    while(cin>>n>>s1)
    {
        for(int i=0;i<n;i++)  //初始化v
        {
            v[i].clear();
            v[i].push_back(i); //v[i][0]保存木块i所在的位置
        }
        while(s1!="quit")
        {
            cin>>a>>s2>>b;
            int p1,h1,p2,h2;
            find(a,p1,h1);
            find(b,p2,h2);
            if(p1!=p2)
            {
                if(s2=="onto") clear(p2,h2);
                if(s1=="move") clear(p1,h1);
                move(p1,h1,p2);
            }
            cin>>s1;
        }
        for(int i=0;i<n;i++) //一组数据结束，打印木块列表
        {
            cout<<i<<":";
            for(int j=1;j<v[i].size();j++)
                cout<<v[i][j]<<" ";
            cout<<endl;
        }
    }
    return 0;
}