STL Vector容器

Posted 2020-10-13 云水

STL Vector容器 

 

 

Vector容器简介 

       vector是将元素置于一个动态数组中加以管理的容器。
       vector可以随机存取元素（支持索引值直接存取， 用[]操作符或at()方法，这个等下会详讲）。 
       vector尾部添加或移除元素非常快速。但是在中部或头部插入元素或移除元素比较费时
       头文件：#include<vector>

vector对象的默认构造

vector采用模板类实现，

vector对象的默认构造形式: vector<T> vecT;

 

示例:

容器中可以添加常规数据类型:

vector<int> vecInt; //一个存放int的vector容器。
vector<float> vecFloat; //一个存放float的vector容器。
vector<string> vecString; //一个存放string的vector容器。

尖括号内还可以设置指针类型或自定义类型: 

Class CA{};
vector<CA*> vecpCA; //用于存放CA对象的指针的vector容器。
vector<CA> vecCA;
用于存放CA对象的vector容器。由于容器元素的存放是按值复制的方式进行的，所以此时CA必须提供CA的拷贝构造函数，以保证CA对象间拷贝正常。

 

vector中不能存放引用类型!!!!!!!!

关于 vector 中不能存放引用，这是一个在初始C++时候就应该知道的问题，但是我居然没注意，还好及时发现了。

《C++ primer》上说 vector 中不能存放引用的原因是：引用不支持一般意义上的赋值操作，而 vector中元素的两个要求是：

１.元素必须能赋值

２.元素必须能复制

1. int a = 1;  
2. int c =  2;  
3. int & b = a;  
4.   
5. b = c;  

 如上述例子中 ，b = c，不是一般意义上的赋值操作，因为 b 元素时不存在的，对 b 元素取地址，取到的是 a 的地址，

此处的赋值操作也会将值赋给 a，而不是 b 本身，因此，vector 的元素不能是引用

 

我自己试了一下，将发现在 vector 中存放引用报错的原因类似如下：

1. int  & * p;  

即，不允许定义引用类型的指针。

 

vector末尾的添加移除操作

理论知识:
       在末尾添加元素: push_back(element)
       在末尾移除元素: pop_back()

示例:
vector<int> vecInt; //在容器尾部加入一个元素
vecInt.push_back(1);
vecInt.push_back(3);
vecInt.push_back(5);
vecInt.push_back(7);
vecInt.push_back(9);
//移除容器中最后一个元素
vecInt.pop_back();
vecInt.pop_back();

//打印结果
1 3 5

 

vector的数据存取

理论知识

vec.at(idx);   返回索引idx所指的数据，如果idx越界，抛出 out_of_range异常。
vec[idx];   返回索引idx所指的数据，越界时，运行直接报错
vec.front();   返回第一个元素的引用
vec.back();   返回最后一个元素的引用

示例：
vector<int> vecInt; //假设包含1 ,3 ,5 ,7 ,9
vecInt.at(2) == vecInt[2] //5
vecInt.at(2) = 8; 或 vecInt[2] = 8;
vecInt 就包含 1, 3, 8, 7, 9值

int iF = vector.front(); //iF==1
int iB = vector.back(); //iB==9
vector.front() = 11; //vecInt包含{11,3,8,7,9}
vector.back() = 19; //vecInt包含{11,3,8,7,19}

 

迭代器

概念

       迭代器是一种检查容器内元素并遍历元素的数据类型。
       标准库为每一种标准容器（包括 vector）定义了一种迭代器类型。
       迭代器 类型提供了比下标操作更通用化的方法：所有的标准库容器都定义了相应的迭代器类型，而只有少数的容器支持下标操作。因为迭代器对所有的容器都适用，现 代 C++ 程序更倾向于使用迭代器而不是下标操作访问容器元素，即使对支持下 标操作的 vector 类型也是这样。

每种容器类型都定义了自己的迭代器类型，如 vector：

vector<数据类型>::iterator 变量名; //正向迭代器
Vector<数据类型>::const_iterator 变量名; //只读正向迭代器
vector<数据类型>::reverse_iterator 变量名; //逆向迭代器
Vector<数据类型>::const_reverse_iterator 变量名; //只读逆向迭代器

迭代器可以看做是一个指针

 

迭代器的分类

输入迭代器：
       也有叫法称之为“只读迭代器”，它从容器中读取元素，只能一次读入一个元素向前移动，只支持一遍算法，同一个输入迭代器不能两遍遍历一个序列。（了解）
输出迭代器：
       也有叫法称之为“只写迭代器”，它往容器中写入元素，只能一次写入一个元素向前移动，只支持一遍算法，同一个输出迭代器不能两遍遍历一个序列。（了解）
正向迭代器：
       组合输入迭代器和输出迭代器的功能，还可以多次解析一个迭代器指定的位置，可以对一个值进行多次读/写。（了解）
双向迭代器：
       双向迭代器具有正向迭代器的全部功能。另外它还可以利用自减操作符operator--向后一次移动一个位置。由list容器中返回的迭代器都是双向的。（重点）
随机访问迭代器：
       具有双向迭代器的所有功能，还可以向前向后跳过任意个位置，可以直接访问容器中任何位置的元素。（重点）

目前本系列教程所用到的容器，都支持双向迭代器或随机访问迭代器，下面将会详细介绍这两个类别的迭代器。

 

双向迭代器与随机访问迭代器

双向迭代器支持的操作：
* 自增，自减：it++, ++it, it--, --it
* 解引用：*it * 赋值：itA = itB，
* 比较：itA == itB，itA != itB
其中list, set, multiset, map, multimap支持双向迭代器。

随机访问迭代器支持的操作：
* 双向迭代器支持的所有的操作
* 算数操作：it+=i， it-=i， it+i(或it=it+i) * 随机访问元素：it[i]
* 关系操作符：itA<itB, itA<=itB, itA>itB, itA>=itB 的功能。
其中vector，deque支持随机访问迭代器。

 

begin 和 end 操作

每种容器都定义了一对命名为 begin 和 end 的函数，用于返回迭代器。如果容器中有元素的话，由 begin 返回的迭代器指向第一个元素：
vector<int>::iterator iter = ivec.begin();
上述语句把 iter 初始化为由名为 vector 操作返回的值。假设 vector 不空，初始化后， iter 即指该元素为 ivec[0]。
由 end 操作返回的迭代器指向 vector 的“末端元素的下一个”。 我们称之为“超出末端迭代器”（off-the-end iterator） 。表明它指向了一个不存在的元素。如果容器为空，begin 返回的迭代器与 end 返回的迭代器相同。

 

rbegin 和 rend 操作

每种容器都定义了一对命名为 rbegin 和 rend 的函数，用于返回逆序迭代器。如 果容器中有元素的话，由 rbegin 返回的迭代器指向容器的最后第一个元素：
vector<int>::reverse_iterator riter = ivec.rbegin();
上述语句把 riter 初始化为由名为 vector 操作返回的值。假设 vector 不空，初始化后， riter 即指该元素为 riter [size()-1]。 由 rend 操作返回的迭代器指向 vector 的第一个元素前面的位置。表明它指向了一个不存在的元素。如果 容器 为空，rbegin 返回的迭代器与 rend 返回的迭代器相同。

 

 

迭代器的自增和解引用运算

迭代器类型定义了一些操作来获取迭代器所指向的元素，并允许程序员将迭代器从一个元素移动到另一个元素。
迭代器类型可使用解引用操作符（dereference operator）（*）来访问迭代器所指向的元素：
*iter = 0;
解引用操作符返回迭代器当前所指向的元素。假设 iter 指向 vector 对象 ivec 的第一元素，那么 *iter 和 ivec[0] 就是指向同一个元素。上面这个语句的效果就是把这个元素的值赋为 0。
迭代器使用自增操作符向前移动迭代器指向容器中下一个元素。从逻辑上说，迭代器的自增操作和 int 型对象的自增操作类似。对 int 对象来说，操作结果就是把 int 值“加 1”，而对迭代器对象则是把容器中的迭代器“向前移动一个位置”。因此，如果 iter 指向第一个元素，则 ++iter 指向第二个元素。

由于 end/rend 操作返回的迭代器不指向任何元素，因此不能对它进行解引用或自增操作。 

 

vector与迭代器的配合使用

理论知识：
vector<T>::iterator 正向迭代器
vector<T>::reverse_iterator 逆向迭代器
c.begin() 返回一个迭代器，它指向容器 c 的第一个元素
c.end() 返回一个迭代器，它指向容器 c 的最后一个元素的 下一个
c.rbegin() 返回一个逆序迭代器，它指向容器 c 的最后一个元素
c.rend() 返回一个逆序迭代器，它指向容器 c 的第一个元素前面的位置

 

 

示例:
vector<int> vecInt; //假设包含1,3,5,7,9元素
vector<int>::iterator it; //声明容器vector<int>的迭代器。
it = vecInt.begin(); // *it == 1
++it; //或者it++; *it == 3 ，前++的效率比后++的效率高，前++返回引用，后++返回值。
it += 2; //*it == 7
it = it+1; //*it == 9
++it; // it == vecInt.end(); 此时不能再执行*it,会出错!

正向遍历：

for(vector<int>::iterator it=vecInt.begin(); it!=vecInt.end(); ++it)
{
       int iItem = *it;
       cout << iItem; //或直接使用 cout << *it;
}
这样子便打印出1 3 5 7 9

逆向遍历：

for(vector<int>::reverse_iterator rit=vecInt.rbegin(); rit!=vecInt.rend(); ++rit) //注意，小括号内仍是++rit
{
       int iItem = *rit;
       cout << iItem; //或直接使用cout << *rit;
}
此时将打印出9,7,5,3,1
注意，这里迭代器的声明采用vector<int>::reverse_iterator，而非vector<int>::iterator。

迭代器还有其它两种声明方法：
vector<int>::const_iterator 与 vector<int>::const_reverse_iterator
以上两种分别是vector<int>::iterator 与vector<int>::reverse_iterator 的只读形式，使用这两种迭代器时，不会修改到容器中的值。

备注：不过容器中的insert和erase方法仅接受这四种类型中的iterator，其它三种不支持。

《Effective STL》建议我们尽量使用iterator取代const_iterator、reverse_iterator和const_reverse_iterator。

 

vector对象的带参数构造

理论知识

vector v(beg,end)
构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝 给本身。注意该区间是左闭右开的区间。

vector v(n)
创建有n个初始化元素的容器v

vector v(n,elem)
构造函数将n个elem拷贝给本身。

vector v(const vector &vec)
拷贝构造函数

示例:

int iArray[] = {0,1,2,3,4};
vector<int> vecIntA( iArray, iArray+5 ); // 0,1,2,3,4

用构造函数初始化容器vecIntB:
vector<int> vecIntB ( vecIntA.begin() , vecIntA.end() ); // 0,1,2,3,4
vector<int> vecIntB ( vecIntA.begin() , vecIntA.begin()+3 ); // 0,1,2

此代码运行后，容器vecIntB就存放3个元素，每个元素的值是9。
vector<int> vecIntC(3,9); // 9,9,9

vector<int> vecIntD(vecIntA); // 0,1,2,3,4

 

使用for_each和使用lambda函数来进行遍历, 需要包含<algorithm>头文件
for_each(vecIntA.begin(), vecIntA.end(), [](const int & val){ cout << val << endl;});

 

vector的赋值

理论知识

c.assign(b,e)
重新设置 c 的元素：将迭代器 b 和 e 标记的范围 内所有的元素复制到c 中。 b 和 e 必须不是指向 c 中元素的迭代器。注意该区间是左闭右开的区间。

c.assign(n,t)
将容器 c 重新设置为存储 n 个值为 t 的元素。

c1 = c2
删除容器 c1 的所有元素， 然后将 c2 的元素复制 给 c1。 c1 和c2的类型（包括容器类型和元素 类型）必须相同。

c1.swap(c2)
交换内容：调用完该函数后，c1 中存放的是 c2 原 来的元素，c2变c1。c1 和 c2 的类型必须相同。该函数的执行速度通常要比将 c2 复制到 c1的操作快。

 

示例:

vector<int> vecIntA, vecIntB, vecIntC;
int iArray[] = {0,1,2,3,4};
vecIntA.assign(iArray,iArray+5);
vecIntB.assign( vecIntA.begin(), vecIntA.end() ); //用其它容器的迭代器作参数。
vecIntC.assign(3,9);
vector<int> vecIntD;
vecIntD = vecIntA;
vecIntA.swap(vecIntD);

 

vector的插入

理论知识
vec.insert(pos, elem)
在pos位置插入一个elem元素的拷贝，返回新数据的位置

vec.insert(pos, n, elem)
在pos位置插入n个elem数据，无返回值。

vec.insert(pos, beg, end)
在pos位置插入[beg,end)区间的数据， 无返回值

简单案例
vector<int> vecA;
vector<int> vecB;
vecA.push_back(1);
vecA.push_back(3);
vecA.push_back(5);
vecA.push_back(7);
vecA.push_back(9);
vecB.push_back(2);
vecB.push_back(4);
vecB.push_back(6);
vecB.push_back(8);
vecA.insert(vecA.begin(), 11); //{11, 1, 3, 5, 7, 9}
vecA.insert(vecA.begin()+1,2,33); //{11,33,33,1,3,5,7,9}
vecA.insert(vecA.begin() , vecB.begin() , vecB.end() ); //{2,4,6,8,11,33,33,1,3,5,7,9}

 

vector的删除

理论知识

vector.clear()
移除容器的所有数据

vec.erase(pos)
删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置。

vec.erase(beg,end)
删除[beg,end)区间的数据，返回下一个数据的位置。

 

简单案例:

删除区间内的元素
vecInt是用vector<int>声明的容器，现已包含按顺序的1,3,5,6,9元素。
vector<int>::iterator itBegin=vecInt.begin()+1;
vector<int>::iterator itEnd=vecInt.begin()+2;+
vecInt.erase(itBegin,itEnd);
//此时容器vecInt包含按顺序的1,6,9三个元素。

假设 vecInt 包含1,3,2,3,3,3,4,3,5,3，删除容器中等于3的元素
for(vector<int>::iterator it=vecInt.being(); it!=vecInt.end(); ) //小括号里不需写 ++it
{
       if(*it == 3)
       {
              it = vecInt.erase(it); //以迭代器为参数，删除元素3，并把数据删除 后的下一个元素位置返回给迭代器。此时，不 执行 ++it；
       }
       else
       {
              ++it;
       }
}

//删除vecInt的所有元素
vecInt.clear(); //容器为空

小结

       容器vector的具体用法（包括迭代器的具体用法）：
       vertor简介
       vector使用之前的准备
       vector对象的构造函数（带参，不带参）
       vector末尾的添加移除操作 vector的数据存取
       迭代器的简介，双向迭代器与随机访问迭代器
       vector与迭代器的配合使用
       vector的赋值
       vector的大小
       vector的插入
       vector的删除。