vector容器

vector容器概述

std::vector是C++标准库中的一个动态数组容器，它支持动态调整大小，可以高效地在尾部插入和删除元素。std::vector中的元素在内存中是连续存储的，这使得随机访问元素非常高效，时间复杂度为O(1)。但是，由于内存的连续性，非尾部的插入和删除操作会导致大量数据移动，时间复杂度为O(n)。

区间构造的几种方式

std::vector提供了多种区间构造的方式：

1. 使用迭代器区间构造：

   vector<int>v2(v1.begin(), v1.end());

   • v2使用v1的迭代器区间从begin()到end()构造，复制v1中的所有元素。

2. 使用数组地址构造：

   int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
   vector<int>v3(arr, arr + 5);

   • v3使用数组arr的地址区间从arr到arr + 5构造，复制数组中的所有元素。

3. 使用其他容器的迭代器区间构造：

   list<int> lst = {1, 2, 3, 4, 5};
   vector<int>v4(lst.begin(), lst.end());

   • v4使用lst的迭代器区间从begin()到end()构造，复制lst中的所有元素。

拷贝构造的几种方式

std::vector提供了多种拷贝构造的方式：

1. 拷贝构造函数：

   vector<int>v4(v3);

   • v4使用v3的拷贝构造函数构造，复制v3中的所有元素。

2. 使用初始化列表构造：

   vector<int>v5 = {1, 2, 3, 4, 5};

   • v5使用初始化列表构造，初始化为列表中的元素。

赋值的几种方式

std::vector提供了多种赋值的方式：

1. 使用赋值操作符：

   v2 = v1;

   • v2使用赋值操作符=将v1的元素复制给v2。

2. 使用assign函数：

   • 区间赋值：

     v3.assign(v1.begin(), v1.end());

     • v3使用assign函数将v1的迭代器区间从begin()到end()的元素复制给v3。

   • 重复赋值：

     v4.assign(10, 100);

     • v4使用assign函数将10个100赋值给v4。

empty()函数

empty()函数用于检查vector容器是否为空，如果为空则返回true，否则返回false。这是一个常数时间操作。

if (v1.empty()) {
    cout << "空容器" << endl;
}

检查容量capacity()和大小size()

• capacity()：返回vector容器当前分配的容量，即可以容纳的元素数量。
• size()：返回vector容器中实际存储的元素数量。

容量和大小的区别：

• 容量：capacity()返回的是vector容器当前分配的内存可以容纳的元素数量，即使这些位置尚未被实际使用。
• 大小：size()返回的是vector容器中实际存储的元素数量。

cout << "v1的容量：" << v1.capacity() << endl;
cout << "v1的大小：" << v1.size() << endl;

resize()函数

resize()函数用于改变vector的大小。如果新的大小大于当前大小，vector会用默认值或指定值填充新增的部分；如果新的大小小于当前大小，vector会删除多余的元素。这是一个线性时间操作。

v1.resize(15, 100); // 新增5个元素，值为100
v1.resize(5);      // 删除多余的元素

尾插和尾删

• 尾插：使用push_back函数在vector的尾部插入一个元素。

  v1.push_back(10);

• 尾删：使用pop_back函数删除vector尾部的元素。

  v1.pop_back();

在特定位置插入元素

• 单个元素插入：

  v1.insert(v1.begin(), 100); // 在头部插入100

• 多个相同元素插入：

  v1.insert(v1.begin(), 2, 100); // 在头部插入2个100

删除特定元素

• 删除单个元素：

  v1.erase(v1.begin()); // 删除头部元素

• 删除特定区间：

  v1.erase(v1.begin(), v1.end()); // 删除所有元素

at()函数

at()函数用于访问vector中的元素，与operator[]类似，但at()会进行边界检查，如果索引超出范围会抛出out_of_range异常。

int value = v1.at(0); // 访问第一个元素

clear()函数

clear()函数用于清空vector中的所有元素，使size()为0，但保留当前的容量。

v1.clear();

代码逐句解释

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

// 打印vector容器中的元素
void printvector(vector<int> &v) {
    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

// 测试函数1
void test01() {
    vector<int>v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
    }
    printvector(v1); // 打印函数

    vector<int>v2(v1.begin(), v1.end()); // 区间构造，可以选一段构造
    printvector(v2);

    vector<int>v3(10, 100); // 是10个100
    printvector(v3);

    vector<int>v4(v3); // 拷贝构造（最常用）
    printvector(v4);
}

// 测试函数2
void test02() {
    vector<int>v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
    }

    vector<int>v2;
    v2 = v1; // 赋值
    printvector(v2);

    vector<int>v3;
    v3.assign(v1.begin(), v1.end()); // assign赋值
    printvector(v3);

    vector<int>v4;
    v4.assign(10, 100); // 赋值10个100
    printvector(v4);

    // 注意赋值和构造的不同
}

// 测试函数3
void test03() {
    vector<int>v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
    }

    if (v1.empty()) {
        cout << "空容器" << endl;
    }
    printvector(v1);

    cout << "v1的容量：" << v1.capacity() << endl;
    cout << "v1的大小：" << v1.size() << endl;

    // 注意容器和大小的区别
    v1.resize(15, 100); // 重载大
    printvector(v1); // 超出用100填

    v1.resize(5); // 重载小
    printvector(v1); // 多的删
}

// 测试函数4
void test04() {
    vector<int>v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
    }
    printvector(v1);

    for (int i = 0; i < 9; i++) {
        v1.pop_back(); // 尾删
    }
    printvector(v1);

    v1.insert(v1.begin(), 100); // 在头部插入100
    printvector(v1);

    v1.insert(v1.begin(), 2, 100); // 在头部插入2个100
    printvector(v1);

    v1.erase(v1.begin()); // 删除头部元素
    printvector(v1);

    v1.erase(v1.begin(), v1.end()); // 删除所有元素
    printvector(v1);

    v1.clear(); // 清空容器
    printvector(v1);
}

int main() {
    test04();
    system("pause");
    return 0;
}

详细解释

1. 包含头文件：

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

   • #include<iostream>：包含输入输出流的头文件，用于标准输入输出操作。
   • #include<vector>：包含vector容器的头文件。
   • #include<string>：包含字符串类的头文件，虽然在这个示例中没有直接使用字符串类，但为了完整性还是包含进来。
   • using namespace std;：使用标准命名空间，避免每次调用标准库函数时都要加上std::前缀。

2. 定义打印函数：

   void printvector(vector<int> &v) {
       for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
           cout << *it << " ";
       }
       cout << endl;
   }

   • void printvector(vector<int> &v)：定义一个函数，接收一个vector<int>类型的引用参数。
   • for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)：使用迭代器遍历vector容器。
   • cout << *it << " "：输出当前迭代器指向的元素值。
   • cout << endl;：输出换行符，结束一行。

3. 测试函数1：

   void test01() {
       vector<int>v1;
       for (int i = 0; i < 10; i++) {
           v1.push_back(i);
       }
       printvector(v1); // 打印函数
   
       vector<int>v2(v1.begin(), v1.end()); // 区间构造，可以选一段构造
       printvector(v2);
   
       vector<int>v3(10, 100); // 是10个100
       printvector(v3);
   
       vector<int>v4(v3); // 拷贝构造（最常用）
       printvector(v4);
   }

   • vector<int>v1;：创建一个空的vector<int>容器。
   • for (int i = 0; i < 10; i++) { v1.push_back(i); }：使用循环向vector容器尾部插入0到9的整数。
   • printvector(v1);：调用打印函数，输出v1中的元素。
   • vector<int>v2(v1.begin(), v1.end());：使用区间构造函数，复制v1中的所有元素到v2。
   • printvector(v2);：调用打印函数，输出v2中的元素。
   • vector<int>v3(10, 100);：创建一个包含10个100的vector容器。
   • printvector(v3);：调用打印函数，输出v3中的元素。
   • vector<int>v4(v3);：使用拷贝构造函数，复制v3中的所有元素到v4。
   • printvector(v4);：调用打印函数，输出v4中的元素。

4. 测试函数2：

   void test02() {
       vector<int>v1;
       for (int i = 0; i < 10; i++) {
           v1.push_back(i);
       }
   
       vector<int>v2;
       v2 = v1; // 赋值
       printvector(v2);
   
       vector<int>v3;
       v3.assign(v1.begin(), v1.end()); // assign赋值
       printvector(v3);
   
       vector<int>v4;
       v4.assign(10, 100); // 赋值10个100
       printvector(v4);
   
       // 注意赋值和构造的不同
   }

   • vector<int>v1;：创建一个空的vector<int>容器。
   • for (int i = 0; i < 10; i++) { v1.push_back(i); }：使用循环向vector容器尾部插入0到9的整数。
   • vector<int>v2;：创建另一个空的vector<int>容器。
   • v2 = v1;：使用赋值操作符将v1的元素复制给v2。
   • printvector(v2);：调用打印函数，输出v2中的元素。
   • vector<int>v3;：创建第三个空的vector<int>容器。
   • v3.assign(v1.begin(), v1.end());：使用assign函数将v1的迭代器区间从begin()到end()的元素复制给v3。
   • printvector(v3);：调用打印函数，输出v3中的元素。
   • vector<int>v4;：创建第四个空的vector<int>容器。
   • v4.assign(10, 100);：使用assign函数将10个100赋值给v4。
   • printvector(v4);：调用打印函数，输出v4中的元素。

5. 测试函数3：

   void test03() {
       vector<int>v1;
       for (int i = 0; i < 10; i++) {
           v1.push_back(i);
       }
   
       if (v1.empty()) {
           cout << "空容器" << endl;
       }
       printvector(v1);
   
       cout << "v1的容量：" << v1.capacity() << endl;
       cout << "v1的大小：" << v1.size() << endl;
   
       // 注意容器和大小的区别
       v1.resize(15, 100); // 重载大
       printvector(v1); // 超出用100填
   
       v1.resize(5); // 重载小
       printvector(v1); // 多的删
   }

   • vector<int>v1;：创建一个空的vector<int>容器。
   • for (int i = 0; i < 10; i++) { v1.push_back(i); }：使用循环向vector容器尾部插入0到9的整数。
   • if (v1.empty()) { cout << "空容器" << endl; }：检查v1是否为空，如果是则输出“空容器”。
   • printvector(v1);：调用打印函数，输出v1中的元素。
   • cout << "v1的容量：" << v1.capacity() << endl;：输出v1的容量。
   • cout << "v1的大小：" << v1.size() << endl;：输出v1的大小。
   • v1.resize(15, 100);：将v1的大小调整为15，新插入的元素值为100。
   • printvector(v1);：调用打印函数，输出调整大小后的v1中的元素。
   • v1.resize(5);：将v1的大小调整为5，删除多余的元素。
   • printvector(v1);：调用打印函数，输出调整大小后的v1中的元素。

6. 测试函数4：

   void test04() {
       vector<int>v1;
       for (int i = 0; i < 10; i++) {
           v1.push_back(i);
       }
       printvector(v1);
   
       for (int i = 0; i < 9; i++) {
           v1.pop_back(); // 尾删
       }
       printvector(v1);
   
       v1.insert(v1.begin(), 100); // 在头部插入100
       printvector(v1);
   
       v1.insert(v1.begin(), 2, 100); // 在头部插入2个100
       printvector(v1);
   
       v1.erase(v1.begin()); // 删除头部元素
       printvector(v1);
   
       v1.erase(v1.begin(), v1.end()); // 删除所有元素
       printvector(v1);
   
       v1.clear(); // 清空容器
       printvector(v1);
   }

   • vector<int>v1;：创建一个空的vector<int>容器。
   • for (int i = 0; i < 10; i++) { v1.push_back(i); }：使用循环向vector容器尾部插入0到9的整数。
   • printvector(v1);：调用打印函数，输出v1中的元素。
   • for (int i = 0; i < 9; i++) { v1.pop_back(); }：使用循环从v1的尾部删除9个元素。
   • printvector(v1);：调用打印函数，输出v1中的元素。
   • v1.insert(v1.begin(), 100);：在v1的头部插入100。
   • printvector(v1);：调用打印函数，输出v1中的元素。
   • v1.insert(v1.begin(), 2, 100);：在v1的头部插入2个100。
   • printvector(v1);：调用打印函数，输出v1中的元素。
   • v1.erase(v1.begin());：删除v1头部的元素。
   • printvector(v1);：调用打印函数，输出v1中的元素。
   • v1.erase(v1.begin(), v1.end());：删除v1中的所有元素。
   • printvector(v1);：调用打印函数，输出v1中的元素。
   • v1.clear();：清空v1中的所有元素。
   • printvector(v1);：调用打印函数，输出v1中的元素。

7. 主函数：

   int main() {
       test04();
       system("pause");
       return 0;
   }

   • test04();：调用测试函数4。
   • system("pause");：暂停程序，等待用户按键。
   • return 0;：返回0，表示程序正常结束。