【C++】vector介绍

zxctscl

发布于 2024-03-28 09:18:34

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发布于 2024-03-28 09:18:34

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1. 前言

在之前已经介绍了string类【C++】string类初步介绍和【C++】string进一步介绍，这次来看看C++中的顺序表vector。

2. vector的介绍

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（deque, list and forward_list）， 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list和forward_list统一的迭代器和引用更好。使用STL的三个境界：能用，明理，能扩展，那么下面学习vector，也是按照这个方法去学习。 vector学习时一定要学会查看文档。

3. Member functions

3.1 (constructor)

构造

构造有： vector<int> v;

   vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
	{
		cout << v[i] << " ";
	}
	cout << endl;

还有在构造的时候直接赋值vector<int>v(10, 1);构造一个int类型的顺序表开了10个空间，这10个空间初始化为1：

3.2 (destructor)

4. Capacity

4.1 resize

resize开一个空间，空间开好了以后，进行填值初始化。

举个例子：开10个空间，然后初始化为0：

    vector<int> a;
	a.resize(10, 0);
	for (auto e : a)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

4.2 reserve

来看看vector的扩容机制:

void test_vector2()
{
	size_t sz;
	vector<int> v;
	sz = v.capacity();
	cout << "making v grow:\n";
	for (int i = 0; i < 100; ++i)
	{
		v.push_back(i);
		if (sz != v.capacity())
		{
			sz = v.capacity();
			cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
		}
	}
}

这里是以1.5倍扩容，不过这里取整了。如果不想扩容发生，就用reserve提前先开好空间。

void test_vector2()
{
	size_t sz;
	vector<int> v;
	v.reserve(100);
	sz = v.capacity();
	cout << "making v grow:\n";
	for (int i = 0; i < 100; ++i)
	{
		v.push_back(i);
		if (sz != v.capacity())
		{
			sz = v.capacity();
			cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
		}
	}
}

这样就不用扩容了：

一般来说resize和reserve都不会缩容：

size_t sz;
	vector<int> v;
	v.reserve(100);
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;
	v.reserve(10);
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;
	
	cout << "-----------------" << endl;
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;
	v.resize(10);
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;

4.3 shrink_to_fit

要想缩容就调用这个接口shrink_to_fit

	vector<int> v;
	v.reserve(100);
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;
	v.reserve(10);
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;
	
	cout << "-----------------" << endl;
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;
	v.resize(10);
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;

	cout << "-----------------" << endl;
	v.shrink_to_fit();
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;

这样就实现了缩容：

5. vector 增删查改

5.1 push_back

vector只支持单个数据的尾插。直接来看看代码:

#include<iostream>
using namespace std;

#include<vector>
int main()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
	{
		cout << v[i] << " ";
	}
	cout << endl;

	vector<int>::iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

5.2 insert

来试试头插:

    vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.push_back(5);
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	v.insert(v.begin(), 0);
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

也可以插入一段迭代区间：

    vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.push_back(5);
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	v.insert(v.begin(), 0);
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	string s("abcd");
	v.insert(v.begin(), s.begin(),s.end());
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

这里隐私类型转换，将abcd转换为对应的ascii值：

5.3 pop_back

尾删

来看看代码：

vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);

	for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
	{
		cout << v[i] << " ";
	}
	cout << endl;

	v.pop_back();
	for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
	{
		cout << v[i] << " ";
	}
	cout << endl;

	v.pop_back();
	for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
	{
		cout << v[i] << " ";
	}
	cout << endl;

5.4 find

在vector里面发现没有find，如果我们想要使用find来查找，那么就得用到算法库里面的就行。使用它得包含一个头文件：#include<algorithm>

举个例子：在3位置插入30

#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;
#include<vector>
int main()
{
    vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.push_back(5);
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	vector<int>::iterator pos=find(v.begin(), v.end(), 3);
	if (pos != v.end())
	{
		v.insert(pos, 30);
	}

	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

5.5 erase

举个例子删除3位置：

    vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.push_back(5);
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
	if (pos != v.end())
	{
		v.erase(pos);
	}
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;