C++STL | vector容器

最新推荐文章于 2024-08-25 14:13:30 发布

原创最新推荐文章于 2024-08-25 14:13:30 发布 · 119 阅读

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本文深入探讨了C++ STL中的Vector容器，详细介绍了其特性、动态增长机制、常见API及应用技巧，包括如何通过reserve提高效率和使用swap优化内存。

vector特性

vector容器是一个长度动态改变的动态数组，既然也是数组，那么其内存是一段连续的内存，具有数组的随机存取的优点。

vector容器

特性总结:
vector是动态数组，连续内存空间，具有随机存取效率高的优点。
vector是单口容器，在队尾插入和删除元素效率高，在指定位置插入会导致数据元素移动，效率低。

vector如何实现动态增长?
当vector空间满的时候，再当插入新元素的时候，vector会重新申请一块更大的内存空间，将原空间数据拷贝到新的内存空间，然后释放旧的内存空间，再将新元素插入到新空间中，以此可以看出vector的空间动态增长效率较低。

vector常用API

vector构造函数

vector<T> v; //采用模板实现类实现，默认构造函数
vector(v.begin(), v.end());//将v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身。
vector(n, elem);//构造函数将n个elem拷贝给本身。
vector(const vector &vec);//拷贝构造函数。

//例子 使用第二个构造函数 我们可以...
int arr[] = {2,3,4,1,9};
vector<int> v1(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(int));

vector常用赋值操作

assign(beg, end);//将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
assign(n, elem);//将n个elem拷贝赋值给本身。
vector& operator=(const vector  &vec);//重载等号操作符
swap(vec);// 将vec与本身的元素互换。

//第一个赋值函数，可以这么写：
int arr[] = { 0, 1, 2, 3, 4 };
assign(arr, arr + 5);//使用数组初始化vector

vector大小操作

size();//返回容器中元素的个数
empty();//判断容器是否为空
resize(int num);//重新指定容器的长度为num，若num>容器，则capacity增大并以默认值填充新位置。如果num<容器，则capacity不变末尾超出size长度的元素被删除。
resize(int num, elem);//重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。如果容器变短，则末尾超出容器长>度的元素被删除。
capacity();//容器的容量，最多能容量的元素个数
reserve(int len);//容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问,若vector已初始化，则len不能小于capacity

reserve和resize的区别?
reserve是容器预留空间，但在空间内不真正创建元素对象，所以在没有添加新的对象之前，不能引用容器内的元素.
resize是改变容器的大小，且在创建对象，因此，调用这个函数之后，就可以引用容器内的对象了.

使用swap收缩空间

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

int main() {
    vector<int> v;
    for(int i=0;i<100;i++)
        v.push_back(i);
    cout<<"size="<<v.size()<<endl;
    cout<<"capacity="<<v.capacity()<<endl;

    vector<int> (v).swap(v);
   //左边的（v）是匿名对象，与v交换空间，可以达到收缩vector空间的作用
   //即将多余容量capacity收缩成size大小
    
    cout<<"size="<<v.size()<<endl;
    cout<<"capacity="<<v.capacity()<<endl;
    return 0; 
}
运行结果：
size=100
capacity=128
size=100
capacity=100

巧用reserve增加程序效率

当我们知道我们存储的元素大概有多少的时候,我们就可以使用reserve方法，来减少vector重新申请内存-拷贝数据-释放旧空间的次数。

不用reserve提前申请内存时，内存重新分配了30次

vector<int> v;
int* p = NULL;
int count = 0;// 统计vector容量增长几次？
for (int i = 0; i < 100000;i++){
    v.push_back(i);
    if (p != &v[0]){
        p = &v[0];
        count++;
    }
}
cout << "count:" << count << endl; //打印出30

提前知道要存储的内存大小，并用reserve提前申请，只分配了一次

vector<int> v;
v.reserve(100000);
int* p = NULL;
int count = 0;// 统计vector容量增长几次？
for (int i = 0; i < 100000;i++){
    v.push_back(i);
    if (p != &v[0]){
        p = &v[0];
        count++;
    }
}
cout << "count:" << count << endl; //打印出1

vector数据存取操作

at(int idx); //返回索引idx所指的数据，如果idx越界，抛出out_of_range异常。
operator[];//返回索引idx所指的数据，越界时，运行直接报错
front();//返回容器中第一个数据元素
back();//返回容器中最后一个数据元素

vector插入和删除操作

insert(const_iterator pos, int count,ele);//迭代器指向位置pos插入count个元素ele.
push_back(ele); //尾部插入元素ele
pop_back();//删除最后一个元素
erase(const_iterator start, const_iterator end);//删除迭代器从start到end之间的元素
erase(const_iterator pos);//删除迭代器指向的元素
clear();//删除容器中所有元素