vector向量容器

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#stl #iterator #迭代器 #vector

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本文详细介绍了C++ STL中的Vector容器，包括其特点、创建方式、尾部元素扩张、遍历、插入、删除、排序等操作。Vector提供随机访问和动态扩容的能力，可以作为数组的替代品。通过begin()和end()获取迭代器进行遍历，利用push_back()、insert()、erase()和clear()等方法进行元素管理。同时，文章还展示了如何使用sort算法对向量进行排序，以及查询向量的大小和判断是否为空。

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Vector向量容器不但能像数组一样对元素进行随机访问，还能在尾部插入元素，是一种简单，高效的容器，完全可以代替数组。

Vector容器的下标是从0开始的。对于Vector容器的容量定义，可以事先定义一个固定大小，事后，可以随时调整其大小；也可以事先不定义，随时使用push_back()方法从尾部扩张元素，也可以使用insert()在某个位置前插入新元素。

Vector有两个重要的方法，begin()和end()，begin()返回的是首元素位置的迭代器，end()返回的是最后一个元素的下一个元素位置的迭代器。

1.创建Vector对象

创建Vector对象常用的有三种方式。

（1）不指定容器的元素个数，如定义一个用来存储整型的容器：

vector<int> v;

（2）创建时指定容器的大小，如定义一个用来存储10个double类型元素的向量容器：

vector<double> v(10);

（3）创建一个具有n个元素的向量容器对象，每个元素具有指定的初始值：

vector<double> v(10,8.6);

上述语句定义了v向量容器，共有10个元素，每个元素的值都是8.6。

2.尾部元素扩张

通常使用push_back()对vector容器在尾部追加新元素。追加新元素时，vector容器会自动分配新内存空间。可对空的vector对象扩张，也可以对已有元素的vector对象扩张，如：

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
int main()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(5);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	return 0;
}

3.下标方式访问vector元素

访问或者遍历vector对象是常要做的事。对于vector对象，可以采用下标方式随意访问它的某个元素，当然，也可以以下标方式对莫元素重新赋值，这点类似于数组的下标访问方式，如：

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
int main()
{
	vector<int> v(3);
    v[0]=5;
    v[1]=2;
    v[2]=3;
    cout<<v[0]<<" "<<v[1]<<" "<<v[2]<<endl;
	return 0;
}

4.用迭代器访问vector元素

常使用迭代器配合循环语句来对vector对象进行遍历，迭代器的类型一定要与它遍历的vector对象的元素类型一致，如：

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
int main()
{
	vector<int> v(3);
    v[0]=5;
    v[1]=2;
    v[2]=3;
    vector<int>::iterator it;   //定义迭代器变量
    for(it=v.begin();it!=v.end();it++)
        cout<<*it<<" ";     //迭代器就是为了数据结构的泛化而设计的一种特殊的指针
    cout<<endl;
	return 0;
}

5.元素的插入

insert()方法可以在vector对象的任意位置前插入一个新的元素，同时，vector自动扩张一个元素空间，插入位置后的所有元素依次向后挪动一个位置。

要注意的是，insert()方法要求插入的位置，是元素的迭代器位置，而不是元素的下标，如：

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
int main()
{
	vector<int> v(3);
    v[0]=2;
    v[1]=5;
    v[2]=2;
    v.insert(v.begin(),8);  //在第0个新元素，元素的值为8
    v.insert(v.begin()+2,3);    //在第2个元素前插入新元素1，注意要算上之前插到最前面的元素8
    v.insert(v.end(),3);    //在向量末尾追加新元素3，因为end()方法返回的是最后一个元素的下一个元素位置
    vector<int>::iterator it; 
    for(it=v.begin();it!=v.end();it++)
        cout<<*it<<" ";    
    cout<<endl;
	return 0;
}

6.元素的删除

erase()方法可以删除vector中迭代器所指的一个元素或一段区间中的所有元素。

clear()方法是一次性删除vector中所有的元素，如：

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
int main()
{
    vector<int> v(10);
    for(int i(0);i<10;i++)
        v[i]=i;
    v.erase(v.begin()+2);   //删除第2个元素,从0开始计数
    vector<int>::iterator it;
    for(it=v.begin();it!=v.end();it++)
        cout<<*it<<" ";
    cout<<endl;
    v.erase(v.begin()+1,v.begin()+5);   //删除迭代器第1到第5区间的所有元素
    for(it=v.begin();it!=v.end();it++)
        cout<<*it<<" ";
    cout<<endl;
    v.clear();  //清空向量
    cout<<v.size()<<endl;   //输出向量大小
	return 0;
}

7.使用reverse反向排序算法

reverse反向排序算法需要定义头文件#include<algorithm>，reverse算法可以将向量中某段迭代器区间元素反向排序，如：

#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
int main()
{
    vector<int> v(10);
    for(int i(0);i<10;i++)
        v[i]=i;
    reverse(v.begin()+3,v.end()-3);<span style="white-space:pre">	//就是对区间中的元素反向排序</span>
    vector<int>::iterator it;
    for(it=v.begin();it!=v.end();it++)
        cout<<*it<<" ";
	return 0;
}

运行结果：0 1 2 6 5 4 3 7 8 9

8.使用sort算法对向量进行排序

使用sort算法，需要头文件#include<algorithm>，sort算法要求使用随机访问迭代器进行排序，在默认的情况下，对向量中的元素进行升序排序，如：

#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
int main()
{
    vector<int> v;
    for(int i(0);i<10;i++)
        v.push_back(9-i);
    vector<int>::iterator it;
    for(it=v.begin();it!=v.end();it++)
        cout<<*it<<" ";
    cout<<endl;
    sort(v.begin()+1,v.end()-1);    //对区间中的值进行升序排序
    for(it=v.begin();it!=v.end();it++)
        cout<<*it<<" ";
    cout<<endl;
	return 0;
}

运行结果：

9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

9 1 2 3 4 5 6 7 8 0

还可以自己设计排序比较函数，然后，把这个函数指定给sort算法，那么sort就根据这个比较函数指定的排序规则进行排序，如：

#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
bool cmp(const int &a,const int &b)	//自己设计排序比较函数，对元素的值进行降序排序
{
    return a>b;	
}
int main()
{
    vector<int> v;
    for(int i(0);i<10;i++)
        v.push_back(i);
    vector<int>::iterator it;
    for(it=v.begin();it!=v.end();it++)
        cout<<*it<<" ";
    cout<<endl;
    sort(v.begin()+1,v.end()-1,cmp);    //对区间中的值进行升序排序
    for(it=v.begin();it!=v.end();it++)
        cout<<*it<<" ";
    cout<<endl;
	return 0;
}

运行结果：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 8 7 6 5 4 3 2 1 9

9.向量的大小

使用size()方法可以返回向量的大小，即元素的个数。

使用empty()方法返回向量是否为空，如：

#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
bool cmp(const int &a,const int &b)
{
    return a>b;
}
int main()
{
    vector<int> v(10);  //向量的大小为10
    for(int i(0);i<5;i++)
        v[i]=i;
    cout<<v.size()<<endl;
    cout<<v.empty()<<endl;  //如果非空返回逻辑假即0，否则返回逻辑真即1
    v.clear();
    cout<<v.empty()<<endl;
    vector<int>::iterator it;
	return 0;
}

运行结果：