C++--vector的基本用法

最新推荐文章于 2025-03-10 14:35:33 发布

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文章标签： c++ 开发语言

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一、介绍

vector是STL容器中的一种常用的容器，和数组类似，由于其大小(size)可变，常用于数组大小不可知的情况下来替代数组。
vector也是一种顺序容器，在内存中连续排列，因此可以通过下标快速访问，时间复杂度为O(1)。然而，连续排列也意味着大小固定，数据超过vector的预定值时vector将自动扩容。

二、vector的用法

1.vector的创建

首先，使用vector时需要调用头文件<vector>

#include <vector>

vector的本质是模板，可以存储任何类型的数据。数组在声明前需要加上数据类型，而vector则通过模板参量设定类型。

vector<int> v1;
vector<char> v2;
vector<string> v3;

2.vector的初始化

vector<int> v1;                           //一个空数组
vector<int> v2{1,2,3,4,5};                //创建5个变量
vector<int> v3(5);                        //开辟5个空间，默认值为0
vector<int> v4(5,1);                      //开辟5个空间，初始值为1
vector<int> v5(v4);                       //把v4的值复制给v5
vector<int> v6(v4.begin(),v4.end())       //将v4的值从头开始到尾复制给v6
vector<int> v7(v4.rbegin(),v4.rend())     //将arr4的值从尾到头复制

注意：使用vector<int> v1来进行初始化时，v1里此时并没有任何值，直接访问会报错。可以用v1.resize(num)或者v1.resize(n,num)来进行初始化

3.vector的访问

1.下标访问

类似于数组，从下标0开始访问

vector<int> v1{1,2,3,4,5,6,7};
for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
{
    cout << v1[i] << ' ';
}

2.迭代器访问

vector<int> v1{1,2,3,4,5,6,7};
for (vector<int>::iterator it=v1.begin();it!=v1.end();it++)
{
     cout << *it << ' ';
}
return 0;

3.范围for访问

vector<int> v1{1,2,3,4,5,6,7};
for (auto e : v1)
{
     cout << e << ' ';
}

4.vector的增删改查

1.push_back和pop_back

通过push_back函数对容器进行尾插，pop_back函数对容器进行尾删。

int main() 
{  
    vector<int> v1;
    v1.push_back(1);     
    v1.push_back(2);
    v1.push_back(3);
    v1.push_back(4);
    
    v1.pop_back();
    v1.pop_back();
    v1.pop_back();
    v1.pop_back();

    return 0;
}

2.insert和erase

通过insert函数可以在所给迭代器位置插入一个或多个元素，通过erase函数可以删除所给迭代器位置的元素，或删除所给迭代器区间内的所有元素（左闭右开）。

int main() 
{  
    vector<int> v1;
    v1.push_back(1);
    v1.push_back(2);
    v1.push_back(3);
    v1.push_back(4);
    
    v1.insert(v1.begin(), 10);                //在容器开头插入10
    v1.insert(v1.begin(),4,10);               //在容器开头插入4个10
     
                                              //此时v1为；10 10 10 10 10 1 2 3 4

    v1.erase(v1.begin());                     //删除容器一个数
    v1.erase(v1.begin(), v1.begin() + 4);     //删除在该迭代器区间内的元素(左闭右开，也就是0-3）
 
                                              //此时v1为：1，2，3，4
    return 0;
}

以上是按位置进行插入或删除元素的方式，若要按值进行插入或删除（在某一特定值位置进行插入或删除），则需要用到find函数。

3.find函数

find函数共三个参数，前两个参数确定一个迭代器区间（左闭右开），第三个参数确定所要寻找的值。
find函数在所给迭代器区间寻找第一个匹配的元素，并返回它的迭代器，若未找到，则返回所给的第二个参数。

int main() 
{  
    vector<int> v1;
    v1.push_back(1);
    v1.push_back(2);
    v1.push_back(3);
    v1.push_back(4);
    
    vector<int>::iterator pos = find(v1.begin(), v1.end(), 2); //查找2所在的位置
    v1.insert(pos, 10);                                        //在2的位置前插入10

    pos = find(v1.begin(), v1.end(), 10);                      //查找10所在的位置
    v1.erase(pos);                                             //删除10


    return 0;
}

4.swap函数

通过swap函数可以交换两个容器的数据空间，实现两个容器的交换。

nt main() 
{  
    vector<int> v1{ 1,2,3,4 };
    vector<int> v2{ 10,20,30,40 };
    v1.swap(v2);                    //v1为：10，20，30，40   
                                    //v2为：1，2，3，4
    

    return 0;
}

三、迭代器失效

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以下两种

1.失效原因

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();
 
     //1.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);
 
     //2.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);
 
    //3.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);
 
    //4.给vector重新赋值，可能会引起底层容量改变
    v.assign(100, 8);
 

    while(it != v.end())
    {
        cout<< *it << " " ;
        ++it;
    }
    cout<<endl;
    return 0;
}

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。

指定位置元素的删除操作--erase

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。

解决方式：只需给it重新赋值即可。

int main()
{
	vector<int> v1{ 1, 2, 3, 4 };
	auto it = v1.begin();
	while (it != v1.end())
	{
		if(*it % 2 == 0)
			v1.erase(it);   //这里会导致迭代器失效，需要改成：it=v1.erase(it);
		else
			++it;
	}
	return 0;
}

四、二维vector

1.二维vector的创建

vector<vector<不同的类型>> 变量名

和一维数组一样，这里的myVector中没有任何元素，myVector.size() == 0，直接访问会报错。

2.二维vector的初始化

以先使用myVector.resize(n)来初始化这个二维数组的第一维，然后使用一个for循环再初始化第二维。此时myVector中的元素都是0，不是空格。

vector < vector < int > > myVector;
myVector.resize(5);
for (int i = 0; i < 5; i++) 
{
    myVector[i].resize(5);
}
       
for (int i = 0; i < myVector.size(); i++) 
{
	for (int j = 0; j < myVector[i].size(); j++) 
    {
	     cout << myVector[i][j] << " ";
    }
		cout << endl;
}
cout << endl;

可以直接使用n和testVector来初始化myVector，但是testVector需要是vctor类型

vector <int> testVector(4,1);
vector < vector < int > > myVector(4, testVector);
//输出内容是： 4行4列共16个1
for (int i = 0; i < myVector.size(); i++) 
{
	for (int j = 0; j < myVector[i].size(); j++) 
    {
		cout << myVector[i][j] << " ";
	}
		cout << endl;
}
cout << endl;

匿名函数

vector<vector<int>> v1(10, vector<int>(10));
for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
{
	for (int j = 0; j < v1[i].size(); j++)
	{
		cout << v1[i][j] << ' ';              //值全部为0
	}
	cout << endl;
}