3.2、vector容器
声明：本文是在学习C++ STL–标准模板库的笔记，方便以后复习；主要参考《C++ Prime》、《C++标准库》、《黑马程序员匠心之作|C++教程从0到1入门编程》等。
3.2.1、 vector基本概念
功能：
- vector数据结构和数组非常相似，也称为单端数组
vector与普通数组区别：
- 不同之处在于数组是静态空间，而vector可以动态扩展
动态扩展：
- 并不是在原空间之后续接新空间，而是找更大的内存空间，然后将原数据拷贝新空间，释放原空间
- vector容器的迭代器是支持随机访问的迭代器
使用vector前，必须包含头文件#include <vector>;
3.2.2、 vector构造函数
功能描述：
函数原型：
vector<T> v; //采用模板实现类实现，默认构造函数vector(v.begin(), v.end()); //将v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身。vector(n, elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。vector(const vector &vec); //拷贝构造函数。
例：
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| #include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
void printVector(vector<int>& v)
{
for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}
void test01()
{
vector<int> v1;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v1.push_back(i);
}
printVector(v1);
vector<int> v2(v1.begin(), v1.end());
printVector(v2);
vector<int> v3(10, 100);
printVector(v3);
vector<int> v4(v3);
printVector(v4);
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
|
输出：
1
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3
4
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
|
3.2.3、 vector赋值操作
功能描述：
函数原型：
vector& operator=(const vector &vec);//重载等号操作符
assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。
例：
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| #include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
void printVector(vector<int>& v)
{
for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}
void test01()
{
vector<int> v1;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v1.push_back(i);
}
printVector(v1);
vector<int>v2;
v2 = v1;
printVector(v2);
vector<int>v3;
v3.assign(v1.begin(), v1.end());
printVector(v3);
vector<int>v4;
v4.assign(10, 100);
printVector(v4);
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
|
3.2.4、 vector容量和大小
功能描述：
函数原型：
empty(); //判断容器是否为空
capacity(); //容器的容量，一般是2的n次方
size(); //返回容器中元素的个数
resize(int num); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。
//如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。
resize(int num, elem); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。
//如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除
vector的capacity很重要
①、一旦内存重新分配，vector元素相关的reference、pointer、iterator都会失效；
②、内存重新分配很消耗时间。
示例：
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| #include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
void printVector(vector<int>& v) {
for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}
void test01()
{
vector<int> v1;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v1.push_back(i);
}
printVector(v1);
if (v1.empty())
{
cout << "v1为空" << endl;
}
else
{
cout << "v1不为空" << endl;
cout << "v1的容量 = " << v1.capacity() << endl;
cout << "v1的大小 = " << v1.size() << endl;
}
v1.resize(15,10);
printVector(v1);
v1.resize(5);
printVector(v1);
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
|
输出：
1
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5
6
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
v1不为空
v1的容量 = 16
v1的大小 = 10
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 10 10 10
0 1 2 3 4
|
这里要注意的是为什么v.capacity是16，因为vector的容量是2的n次方，这里因为vector存了10个数，因此capacity是2的4次方！
总结：
- 判断是否为空 — empty
- 返回元素个数 — size
- 返回容器容量 — capacity
- 重新指定大小 — resize
3.2.5、 vector插入和删除
功能描述：
函数原型：
push_back(ele); //尾部插入元素elepop_back(); //删除最后一个元素insert(const_iterator pos, ele); //迭代器指向位置pos插入元素eleinsert(const_iterator pos, int count,ele);//迭代器指向位置pos插入count个元素eleerase(const_iterator pos); //删除迭代器指向的元素erase(const_iterator start, const_iterator end);//删除迭代器从start到end之间的元素clear(); //删除容器中所有元素
示例：
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| #include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
void printVector(vector<int>& v) {
for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}
void test01()
{
vector<int> v1;
v1.push_back(10);
v1.push_back(20);
v1.push_back(30);
v1.push_back(40);
v1.push_back(50);
printVector(v1);
v1.pop_back();
printVector(v1);
v1.insert(v1.begin(), 100);
printVector(v1);
v1.insert(v1.begin(), 2, 1000);
printVector(v1);
v1.erase(v1.begin());
printVector(v1);
v1.erase(v1.begin(), v1.end());
v1.clear();
printVector(v1);
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
|
输出：
1
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| 10 20 30 40 50
10 20 30 40
100 10 20 30 40
1000 1000 100 10 20 30 40
1000 100 10 20 30 40
|
总结：
- 尾插 — push_back
- 尾删 — pop_back
- 插入 — insert (位置迭代器)
- 删除 — erase （位置迭代器）
- 清空 — clear
3.2.6、 vector数据存取
功能描述：
函数原型：
at(int idx); //返回索引idx所指的数据operator[]; //返回索引idx所指的数据front(); //返回容器中第一个数据元素back(); //返回容器中最后一个数据元素
示例：
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| #include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
void test01()
{
vector<int>v1;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v1.push_back(i);
}
for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
{
cout << v1[i] << " ";
}
cout << endl;
for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
{
cout << v1.at(i) << " ";
}
cout << endl;
cout << "v1的第一个元素为： " << v1.front() << endl;
cout << "v1的最后一个元素为： " << v1.back() << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
|
输出：
1
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| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
v1的第一个元素为： 0
v1的最后一个元素为： 9
|
总结：
- 除了用迭代器获取vector容器中元素，[ ]和at也可以
- front返回容器第一个元素
- back返回容器最后一个元素
3.2.7、 vector互换容器
功能描述：
函数原型：
swap(vec); // 将vec与本身的元素互换
例：
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131
| #include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
void printVector(vector<int>& v) {
for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}
void test01()
{
vector<int>v1;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v1.push_back(i);
}
printVector(v1);
vector<int>v2;
for (int i = 10; i > 0; i--)
{
v2.push_back(i);
}
printVector(v2);
cout << "互换后" << endl;
v1.swap(v2);
printVector(v1);
printVector(v2);
}
void test02()
{
vector<int> v;
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
v.push_back(i);
}
cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;
v.resize(3);
cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;
vector<int>(v).swap(v);
cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}#include <vector>
void printVector(vector<int>& v) {
for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}
void test01()
{
vector<int>v1;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v1.push_back(i);
}
printVector(v1);
vector<int>v2;
for (int i = 10; i > 0; i--)
{
v2.push_back(i);
}
printVector(v2);
cout << "互换后" << endl;
v1.swap(v2);
printVector(v1);
printVector(v2);
}
void test02()
{
vector<int> v;
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
v.push_back(i);
}
cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;
v.resize(3);
cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;
vector<int>(v).swap(v);
cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
|
输出：
1
2
3
4
5
6
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8
9
10
11
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
互换后
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
v的容量为：131072
v的大小为：100000
v的容量为：131072
v的大小为：3
v的容量为：3
v的大小为：3
|
总结：swap可以使两个容器互换，可以达到实用的收缩内存效果
3.2.8、vector预留空间
功能描述：
函数原型：
reserve(int len);//容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问。
注意：
- vector不能使用reserve（）缩减容量，调用reserve（）所给的实参如果小于当前vector的容量，将会失效。
示例：
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| #include <vector>
void test01()
{
vector<int> v;
v.reserve(100000);
int num = 0;
int* p = NULL;
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
v.push_back(i);
if (p != &v[0]) {
p = &v[0];
num++;
}
}
cout << "num:" << num << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
|
输出：
总结：如果数据量较大，可以一开始利用reserve预留空间
3.2.9、vector容器的能力：
①、vector是将元素复制到dynamic array中，元素之间存在一定的顺序，所以vector是一种有序集合，支持随机访问；
②、在末端增加或删除元素，效率比较高；在前端或中段插入或删除元素效率比较低；
3.2.10、vector异常处理
①、如果push_back（）安插元素时发生异常，函数将不产生效用。
②、如果元素的 copy/move 操作（包括构造函数和 assignment 操作符）不抛出异常，那么insert（）、emplace（）、emplace_back（）和push_back（）要么成功，要么不产生效用。
③、pop_back（）绝不会抛出任何异常。
④、如果元素的copy/move操作（包括构造函数和assignment操作符）不抛出异常，erase（）就不抛出异常。
⑤、swap（）和clear（）不抛出异常。
⑥、如果元素的copy/move操作（包括构造函数和assignment操作符）不抛出异常，那么所有操作不是成功，就是不产生效用。
3.2.10、vector定义二维数组
①、使用vector定义二维数组
1
2
| vector<vector<int> > v;
vector<vector<int>> v;
|
②、访问二维vector的元素的三种方式
如果指定外层和内层向量的大小，就可用operator[]进行读和写；如果只指定列向量大小，就能用push_back()函数进行写，不能用operator[]进行读和写。
a、指定vector–列（外层）大小
可用push_back函数进行初始化：
1
2
3
| v.resize(3);
v[1].push_back(9);
cout<<v[1][0];
|
b、指定vector–行（内层）的大小
提前设定好每行vector的大小，就可用operator[]访问，如下：
1
2
3
4
|
for(int i=0;i<m;i++) {
array[i].resize(n);
}
|
1
2
3
4
5
6
7
8
| vector< vector<int> > a(10);
for(int i = 0; i < 10; i++)
{
for(int j = 0; j < 5; j++)
{
a[i].push_back(1);
}
}
|
c、同时制定vector–行列大小
1
| v.resize(n, vector<int>(m));
|
1
2
3
4
5
6
7
| vector<vector<int> > array(4, vector<int>(4));
int arr[4][4] = { {2,4,6,9},{3,5,7,10},{5,7,9,11},{6,8,10,13} };
for (int i = 0; i < 4; i++)
{
for (int j = 0; j < 4; j++)
array[i][j] = arr[i][j];
}
|
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