C++vector

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了C++vector相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

文章目录

vector的介绍及使用

vector的介绍

vector的文档介绍

  1. vector是表示可变大小数组的序列容器。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。

vector的使用

vector的定义

(constructor)构造函数声明接口说明
vector()（重点）无参构造
vector（size_type n, const value_type& val = value_type()）构造并初始化n个val
vector (const vector& x); （重点）拷贝构造
vector (InputIterator first, InputIterator last);使用迭代器进行初始化构造
// constructing vectors
#include <iostream>
#include <vector>

int main ()
{
    // 构造函数的使用
    std::vector<int> first; // 无参构造
    std::vector<int> second (4,100); // 初始化为4个整型数字100
    std::vector<int> third (second.begin(),second.end()); // 用second的迭代器初始化，类似于拷贝构造second
    //也可以用其他类的迭代器初始化
    string s("hello");
    vector<char> v(s.begin(), s.end());
    std::vector<int> fourth (third); // 拷贝构造
    
    
    // 下面涉及迭代器初始化的部分，我们学习完迭代器再来看这部分
    // the iterator constructor can also be used to construct from arrays:
    int myints[] = {16,2,77,29};
    std::vector<int> fifth (myints, myints + sizeof(myints) / sizeof(int) );
    std::cout << "The contents of fifth are:";
    
    for (std::vector<int>::iterator it = fifth.begin(); it != fifth.end(); ++it)
    std::cout << ' ' << *it;
    
    std::cout << '\\n';
    return 0;
}

vector的遍历

1.size()+operator[]

2.迭代器

3.范围for

vector iterator 的使用

iterator的使用接口说明
begin + end（重点）获取第一个数据位置的iterator/const_iterator， 获取最后一个数据的下一个位置 的iterator/const_iterator
rbegin + rend获取最后一个数据位置的reverse_iterator，获取第一个数据前一个位置的 reverse_iterator

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

void PrintVector(const vector<int>& v)
{
    // const对象使用const迭代器进行遍历打印
    vector<int>::const_iterator it = v.begin();
    
    while (it != v.end())
    {
        cout << *it << " ";
        ++it;
    }
    
    cout << endl;
}

int main()
{
    // 使用push_back插入4个数据
    vector<int> v;
    v.push_back(1);
    v.push_back(2);
    v.push_back(3);
    v.push_back(4);
    
    // 使用迭代器进行遍历打印
    vector<int>::iterator it = v.begin();
    
    while (it != v.end())
    {
        cout << *it << " ";
        ++it;
    }
    
    cout << endl;
    
    // 使用迭代器进行修改
    it = v.begin();
    while (it != v.end())
    {
        *it *= 2;
        ++it;
    }
    
    // 使用反向迭代器进行遍历再打印
    vector<int>::reverse_iterator rit = v.rbegin();
    while (rit != v.rend())
    {
        cout << *rit << " ";
        ++rit;
    }
    cout << endl;
    
    PrintVector(v);
    return 0;
}

vector 空间增长问题

容量空间接口说明
size获取数据个数
capacity获取容量大小
empty判断是否为空
resize（重点）改变vector的size
reserve （重点）改变vector放入capacity
  • 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

capacity

// vector::capacity
#include <iostream>
#include <vector>
int main ()
{
    size_t sz;
    std::vector<int> foo;
    sz = foo.capacity();
    std::cout << "making foo grow:\\n";
    
    for (int i=0; i<100; ++i) 
    {
        foo.push_back(i);
    	if (sz!=foo.capacity()) 
        {
        sz = foo.capacity();
        std::cout << "capacity changed: " << sz << '\\n';
    	}
    }
}

vs：运行结果：
making foo grow:
capacity changed: 1
capacity changed: 2
capacity changed: 3
capacity changed: 4
capacity changed: 6
capacity changed: 9
capacity changed: 13
capacity changed: 19
capacity changed: 28
capacity changed: 42
capacity changed: 63
capacity changed: 94
capacity changed: 141
    
g++运行结果：
making foo grow:
capacity changed: 1
capacity changed: 2
capacity changed: 4
capacity changed: 8
capacity changed: 16
capacity changed: 32
capacity changed: 64
capacity changed: 128

reserve

// vector::reserve
#include <iostream>
#include <vector>

int main ()
{
    size_t sz;
    std::vector<int> foo;
    sz = foo.capacity();
    std::cout << "making foo grow:\\n";
    
    for (int i=0; i<100; ++i) 
    {
        foo.push_back(i);
        if (sz!=foo.capacity()) 
        {
            sz = foo.capacity();
            std::cout << "capacity changed: " << sz << '\\n';
        }
        
    }
    
    std::vector<int> bar;
    sz = bar.capacity();
    
    bar.reserve(100); // this is the only difference with foo above
    std::cout << "making bar grow:\\n";
    
    for (int i=0; i<100; ++i) 
    {
        bar.push_back(i);
        if (sz!=bar.capacity()) 
        {
            sz = bar.capacity();
            std::cout << "capacity changed: " << sz << '\\n';
        }
        
    }
    
    return 0;
}

resize

// vector::resize
#include <iostream>
#include <vector>

int main ()
{
    std::vector<int> myvector;
    
    // set some initial content:
    for (int i=1;i<10;i++)
    myvector.push_back(i);
    
    myvector.resize(5);
    myvector.resize(8,100);
    myvector.resize(12);
    
    std::cout << "myvector contains:";
    
    for (int i=0;i<myvector.size();i++)
    std::cout << ' ' << myvector[i];
    
    std::cout << '\\n';
    return 0;
}

vector 增删查改

vector增删查改接口说明
push_back尾插
pop_back尾删
find查找。（注意这个是算法模块实现，不是vector的成员接口）
insert在position之前插入val
erase删除position位置的数据
swap交换两个vector的数据空间
operator[]像数组一样访问

push_back和pop_back的使用

// push_back/pop_back
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main()
{
        int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
        vector<int> v(a, a+sizeof(a)/sizeof(int));
        vector<int>::iterator it = v.begin();
        
    	//用迭代器遍历vector
        while (it != v.end()) 
        {
        	cout << *it << " ";
        	++it;
        }
        
        cout << endl;
    
    	//尾删
        v.pop_back();
        v.pop_back();
    
    	//尾插
    	v.push_back(5);
        
        it = v.begin();
        while (it != v.end()) 
        {
            cout << *it << " ";
            ++it;
        }
        
        cout << endl;
        return 0;
}

结果：

find、insert、erase的使用

//insert，用迭代器插入
iterator insert (iterator position, const value_type& val);
//erase，用迭代器删除
iterator erase (iterator position);
//find
template <class InputIterator, class T>
    //用迭代器遍历查找，返回的是所找元素的迭代器位置
   InputIterator find (InputIterator first, InputIterator last, const T& val);

// find / insert / erase
#include <iostream>
#include <algorithm>//find的头文件，在算法头文件里
#include <vector>
using namespace std;

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);
    
    // 在pos位置之前插入30
    v.insert(pos, 30);
    
    //用迭代器遍历vector
    vector<int>::iterator it = v.begin();
    while (it != v.end()) 
    {
        cout << *it << " ";
        ++it;
    }
    cout << endl;
    
    //查找3的iterator
    pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
    
    // 删除pos位置的数据
    v.erase(pos);
    
    //再次遍历
    it = v.begin();
    while (it != v.end()) 
    {
        cout << *it << " ";
        ++it;
    }
    cout << endl;
    
    return 0;
}

结果：

operator[]、swap的使用

// operator[]+index 和 C++11中vector的新式for+auto的遍历
// vector使用这两种遍历方式是比较便捷的。
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main()
{
    int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
    vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));
    
    // 通过[]读写第0个位置。
    v[0] = 10;
    cout << v[0] << endl;
    
    // 通过[i]的方式遍历vector
    for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
    cout << v[i] << " ";
        
    cout << endl;
    
    vector<int> swapv;
    //v和swapv交换
    swapv.swap(v);
    cout << "v data:";//v的内容
    for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
    cout << v[i] << " ";
    
    cout << endl;
    
    cout << "swapv data:";//swapv的内容
    for (size_t i = 0; i < swapv.size(); ++i)
    cout << swapv[i] << " ";
    
    cout << endl;
    
    // C++11支持的新式范围for遍历
    for(auto x : v)
    cout<< x << " ";
    cout<<endl;
    return 0;
}

结果：

C++98下，最好使用vector的swap，全局的swap会涉及深浅拷贝，开销较大

C++11则都一样

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：

  1. 会引起其底层空间改变的操作，都有可能是迭代器失效，导致迭代器变成野指针。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();
    
    // 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);
    
    // 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);
    
    // 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);
    
    // 给vector重新赋值，可能会引起底层容量改变
    v.assign(100, 8);
    
    /*
    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。
    */
    
    while(it != v.end())
    {
        cout<< *it << " " ;
        ++it;
    }
    cout<<endl;
    return 0;
}

  2. 指定位置元素的删除操作–erase

    #include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
int main()
以上是关于C++vector的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
     

     以下代码片段的时间复杂度是多少？
    

     C 中的共享内存代码片段
    

     [linux][c/c++]代码片段01
    

     C语言代码片段
    

     c_cpp Atlas300代码片段
    

     c_cpp Robolution基本代码片段