C++从青铜到王者第九篇:STL之vector类的初识

Posted 2021-08-08 森明帮大于黑虎帮

系列文章目录

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文章目录

• 系列文章目录
• 前言
• 一、vector的介绍
• • • 1.vector的介绍
• 二、vector的使用
• • • 1.vector的定义
    • 2.vector iterator 的使用
    • 3.vector 空间增长问题
    • 4.vector增删查改
• 三、vector 迭代器失效问题。
• 总结

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前言

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一、vector的介绍

1.vector的介绍

vector文档介绍

• vector是表示可变大小数组的序列容器。
• 就像数组一样，vector也采用的连续存储空间来存储元素。也就是意味着可以采用下标对vector的元素进行访问，和数组一样高效。但是又不像数组，它的大小是可以动态改变的，而且它的大小会被容器自动处理。
• 本质讲，vector使用动态分配数组来存储它的元素。当新元素插入时候，这个数组需要被重新分配大小为了增加存储空间。其做法是，分配一个新的数组，然后将全部元素移到这个数组。就时间而言，这是一个相对代价高的任务，因为每当一个新的元素加入到容器的时候，vector并不会每次都重新分配大小。
• vector分配空间策略：vector会分配一些额外的空间以适应可能的增长，因为存储空间比实际需要的存储空间更大。不同的库采用不同的策略权衡空间的使用和重新分配。但是无论如何，重新分配都应该是对数增长的间隔大小，以至于在末尾插入一个元素的时候是在常数时间的复杂度完成的。
• 因此，vector占用了更多的存储空间，为了获得管理存储空间的能力，并且以一种有效的方式动态增长。
• 与其它动态序列容器相比（deques, lists and forward_lists）， vector在访问元素的时候更加高效，在末尾添加和删除元素相对高效。对于其它不在末尾的删除和插入操作，效率更低。比起lists和forward_lists统一的迭代器和引用更好。

二、vector的使用

vector学习时一定要学会查看文档：vector文档的介绍vector在实际中非常的重要，在实际中我们熟悉常见的接口就可以，下面列出了哪些接口是要重点掌握的。

1.vector的定义

2.vector iterator 的使用

void testvector2()   //遍历数据也是三种方法
{
	vector<int> v1;
	v1.push_back(1);
	v1.push_back(2);
	v1.push_back(3);
	for (size_t i = 0; i < v1.size(); i++)
	{
		v1[i] = v1[i] * 2;
		cout << v1[i] << " ";
	}
	cout << endl;
	vector<int>::iterator it = v1.begin();  //普通正向迭代器可以读可以写
	while (it != v1.end())
	{
		*it = *it * 2;
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
	vector<int>::reverse_iterator vit = v1.rbegin();  //reverse逆置  reserve保留
	while (vit != v1.rend())
	{
		cout << *vit << " ";
		vit++;
	}
	cout << endl;
	for (auto e : v1)     //编译器替换成迭代器生成的
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}
void print_vector(const vector<int>& v)  //传引用，加引用就加const,const 对象就要用const的迭代器
{
	vector<int>::const_iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		//*it = *it + 1;  const的迭代器不可以写，修改
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
}

3.vector 空间增长问题

容量空间	获取数据个数
size	获取数据个数
capactiy	获取容量大小
size	获取数据个数
empty	判断是否为空
resize	改变vector的size
reserve	改变vector的capacity

void testvector3()        //空间增长问题
{
	vector<int>v1;
	v1.push_back(1);
	v1.push_back(2);
	v1.push_back(3);
	v1.push_back(4);
	v1.pop_back();
	cout << v1.size() << endl;
	cout << v1.capacity() << endl;
	cout << v1.empty() << endl;

	size_t sz;
    vector<int> foo; 
	//foo.reserve(150);  //提前预留空间,改变容量
	foo.resize(1067);     //改变_size,开辟好了1067个空间，并初始化，后面如果push_back的话在1068下标开始增加空间 
	sz = foo.capacity();
	cout << "making foo grow:" << endl;
	for (int i = 0; i < 100; ++i)
	{
		//foo.push_back(i);
		foo[i] = i;
		if (sz != foo.capacity())
		{
			sz = foo.capacity();
			std::cout << "capacity changed: " << sz << endl;
		}
	}
}

• capacity的代码在vs和g++下分别运行会发现，vs下capacity是按1.5倍增长的，g++是按2倍增长的。这个问题经常会考察，不要固化的认为，顺序表增容都是2倍，具体增长多少是根据具体的需求定义的。vs是PJ版本STL，g++是SGI版本STL。
  
• reserve只负责开辟空间，如果确定知道需要用多少空间，reserve可以缓解vector增容的代价缺陷问题。
• resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size。

4.vector增删查改

void testvector4()  //vector的增删查改
{
	vector<int> v1;
	v1.push_back(50);
	v1.push_back(-4);
	v1.push_back(1);
	v1.push_back(2);
	v1.push_back(3);
	v1.push_back(100);
	v1.push_back(200);
	v1.pop_back();
	
	for (size_t i = 0; i < v1.size(); i++) //[]访问，失败通过断言，记得写博客注明下,越界实现
	{
		cout << v1[i] << " ";
	}
	cout << endl;
	for (size_t i = 0; i < v1.size(); i++)
	{
		cout << v1.at(i) << " ";          //at访问，失败抛异常
	}
	cout << endl;

	v1.insert(v1.begin(), 9);
	for (auto e : v1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	v1.erase(v1.begin());  //删除下标为0的值
	for (auto e : v1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	v1.erase(v1.begin()+1); //删除下标为1的值
	for (auto e : v1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	vector<int>::iterator pos = find(v1.begin(), v1.end(), 100);  //查找算法
	if (pos != v1.end())
	{
		v1.erase(pos);
	}
	for (auto e : v1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	sort(v1.begin(), v1.end());  //排序算法
	for (auto e : v1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	v1.erase(v1.begin(), v1.end());   //全部删除
	for (auto e : v1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

[]访问，失败通过断言返回。

at.()访问，失败通过抛异常返回。

find算法

排序算法

测试代码:

int main()
{
	//testvector1();   //构造函数
	 //testvector2();   //遍历方法
	vector<int>v1;   //const对象的迭代器
	v1.push_back(10);
	v1.push_back(9);
	//print_vector(v1);
	//testvector3();   //空间增长问题
	testvector4();
	return 0;
}

三、vector 迭代器失效问题。

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：
• 会引起其底层空间容量改变的操作，都有可能是迭代器失效，比如：resize、reserve、insert、assign、push_back等。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS   1
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
void testvector1()
{
	vector<int>v1;
	v1.push_back(1);
	v1.push_back(2);
	v1.push_back(3);
	v1.push_back(4);
	v1.push_back(5);
	vector<int>::iterator it = v1.begin();
	while (it != v1.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
	v1.push_back(6);
	v1.push_back(7);
	v1.push_back(8);
	while (it != v1.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
}

• 指定位置元素的删除操作–erase。
  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。

• 以下代码的功能是删除vector中所有的偶数，请问那个代码是正确的，为什么？

• 错误代码while (it != v1.end()) { if (*it % 2 == 0) { v1.erase(it); } it++; }
  
  
  正确代码:

	while (it != v1.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)
		{
			v1.erase(it);
		}
		it++;
	}
	while (it != v1.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)
		{
			it = v1.erase(it);
		}
		else
		{
			it++;
		}
	}
	vector<int>::iterator vit = v1.begin();
	while (vit != v1.end())
	{
		cout << *vit << " ";
		vit++;
	}
	cout << endl;

迭代器失效解决办法：在使用前，对迭代器重新赋值即可。

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总结

以上就是今天要讲的内容，本文简单介绍了vecror类的介绍和用法，而vector类提供了大量能使我们快速便捷地处理数据的函数和方法，非常的便捷，所以我们务必掌握。另外如果上述有任何问题，请懂哥指教，不过没关系，主要是自己能坚持，更希望有一起学习的同学可以帮我指正，但是如果可以请温柔一点跟我讲，爱与和平是永远的主题，爱各位了。