[C++初阶]vector的初步理解

一、标准库中的vector类

1.vector的介绍

1. vector是表示可变大小数组的序列容器，和数组一样，vector可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。

2. 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，以增加存储空间。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，这是一个代价相对来说高的任务，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。

3. 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。

4. 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。

5. 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

我们知道STL学习的三步：能用，明理，能扩展，因而我们的学习也是这个流程

2.vector的使用

记住，学stl一定一定要学会看文档，vector文档.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。

2.1 常用的构造函数

vector();

vector类的默认构造函数，构造一个没有元素的空容器

例如：

void test()
{
	vector<int> v;
}

都需要引用头文件vector

vector(size_type n, const value_type& val = value_type());

构造一个vector类对象并用n个val初始化

例如:

void test()
{
	//vector<int> v;
	vector <int> v(5, 0);
	for (auto i : v)
	{
		cout << i << " ";
	}
}
int main()
{
	test();
	return 0;
}

运行结果:

void test()
{
	//vector<int> v;
	vector <int> v(5, 2);
	for (auto i : v)
	{
		cout << i << " ";
	}
}
int main()
{
	test();
	return 0;
}

运行结果:

拷贝构造函数

vector(const vector& x);

对于一个已有的vector容器进行拷贝,并生成一个新的容器

例如:

void test()
{
	//vector<int> v;
	vector <int> v1(5, 2);
	vector <int> v2(v1);
	for (auto i : v2)
	{
		cout << i << " ";
	}
}

运行结果:v

使用迭代器的初始化构造

Template<class InputIterator>

vector(InputIterator first, InputIterator last);

例如:

void test()
{
	//vector<int> v;
	vector <int> v1(5, 2);
	//vector <int> v2(v1);
	vector <int> v2(v1.begin(),v1.end()-1);
	for (auto i : v2)
	{
		cout << i << " ";
	}
}

运行结果v:

2.2 容量操作的接口

1.size

size_type size() const;

获取有效元素的个数

例如:

void test()
{
	//vector<int> v;
	vector <int> v1(5, 2);
	//vector <int> v2(v1);
	/*vector <int> v2(v1.begin(),v1.end()-1);*/
	//for (auto i : v2)
	//{
	//	cout << i << " ";
	//}
	cout << v1.size();
}
int main()
{
	test();
	return 0;
}

运行结果:

2.capacity

获取容量大小

size_type capacity() const;

例如:

void test()
{
	vector <int> v1(5, 2);
	cout << v1.capacity();
}

运行结果:

3.empty

判断容器是否为空

bool empty() const;

例如:


void test()
{
	vector <int> v1(5, 2);
	vector <int> v2;
	cout << v1.empty() << endl;
	cout << v2.empty() << endl;
}

运行结果:

4.resize

void resize (size_type n, value_type val = value_type());

将有效元素的个数修改为n，并且如果n大于原来的size，多出来的地方用val填充

如果没有给出val，就用0填充

例如:

void test()
{
	vector <int> v;
	cout << v.size() << endl;
	v.resize(20);
	cout << v.size() << endl;
	for (auto i : v)
	{
		cout << i << " ";
	}
	cout << endl;
	v.resize(30);
	cout << v.size() << endl;
	for (auto i : v)
	{
		cout << i << " ";
	}
	cout << endl;
	v.resize(10);
	cout << v.size() << endl;
	for (auto i : v)
	{
		cout << i << " ";
	}
}

运行结果:

5.max_size

size_type max_size() const;

返回最大大小

例如:

ps:这里push_back是尾插

void test1()
{
	vector <int> v;
	for (int i = 0; i < 100; i++) 
    v.push_back(i);
	cout << v.size() << endl;
}

运行结果:

6.reserve

void reserve (size_type n);

改变容量大小

例如:

void test1()
{
	vector <int> v;
	cout << v.capacity() << endl;
	v.reserve(10);
	cout << v.capacity() << endl;
}

运行结果:

2.3vector的访问及其遍历

1.operator[]

reference operator[] (size_type n);
const_reference operator[] (size_type n) const;

用下标直接访问

例如:

void test()
{
	vector <int> v(5,2);
	cout << v[2] << endl;
}

运行结果:

因此我们也可以通过下标去遍历,这里就不多作演示

2.迭代器

这里大体和string类差不多

iterator begin();

const_iterator begin() const;

iterator end();

const_iterator end() const;

迭代器，用于获取容器中第一个元素的位置和最后一个元素的下一个位置

例如:


void test()
{
	vector <int> v = { 1,2,3,4,5,67,8,9,0,1 };
	vector<int>::iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
}

运行结果:

3.反向迭代器

这个整体和迭代器差不多

reverse_iterator rbegin();

const_reverse_iterator rbegin() const;

reverse_iterator rend();

const_reverse_iterator rend() const;

rbegin获取容器中最后一个元素的位置，rend获取容器中的第一个元素的前一个位置

例如:


void test()
{
	vector <int> v = { 1,2,3,4,5,67,8,9,0,1 };
	vector<int>::reverse_iterator rit = v.rbegin();
	while (rit != v.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		++rit;
	}
}

运行结果:

4.at

reference at (size_type n);
const_reference at (size_type n) const;

返回容器中位置n处的元素的引用

例如:

void test()
{
	vector <int> v = { 1,2,3,4,5,67,8,9,0,1 };
	cout << v.at(5) << endl;
	for (size_t i=0;i<v.size();++i)
	{
		cout << v.at(i) << " ";
	}
}

运行结果:

5.back

reference back();
const_reference back() const;

返回容器中最后一个元素的引用

例如:

void test()
{
	vector <int> v = { 1,2,3,4,5,67,8,9,0,123 };
	cout << v.back()<< endl;
}

运行结果:

6.front

reference front();
const_reference front() const;

返回容器中第一个元素的引用

例如:

void test()
{
	vector <int> v = { 1,2,3,4,5,67,8,9,0,123 };
	cout << v.front()<< endl;
}

运行结果:

2.4vector的增删查改

1.push_back();

void push_back(const value_type& val);

从容器尾部插入一个元素

例如：

void test()
{
	vector <int> v = { 1,2,3,4,5,67,8,9,0,123 };
	cout << v.back()<< endl;
	v.push_back(99999);
	cout << v.back() << endl;
}

运行结果:

2.pop_back()

void test()
{
	vector <int> v = { 1,2,3,4,5,67,8,9,0,123 };
	cout << v.back()<< endl;
    v.pop_back();
	cout << v.back() << endl;
}

运行结果:

3.find()

template <class InputIterator, class T>

InputIterator find(InputIterator first, InputIterator last, const T& val);

在两个迭代器区间寻找val并返回其所在处的迭代器

例如：

void test2()
{
	vector<int> v = { 1,2,3,4,5,6 };
	for (auto i : v)
	{
		cout << i << " ";
	}
	cout << endl;
	vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 3);
	*it = 30;
	for (auto i : v)
	{
		cout << i << " ";
	}
	cout << endl;
}

需要注意的是，该函数并非vector的成员函数，是标准库中的函数，多个容器共用该find函数

4.insert()

iterator insert (iterator position, const value_type& val);
void insert (iterator position, size_type n, const value_type& val);

template <class InputIterator>    
void insert (iterator position, InputIterator first, InputIterator last);

在position位置插入元素

例如：

void test2()
{
	vector<int> v = { 1,2,3,4,5,6 };
	for (auto i : v)
	{
		cout << i << " ";
	}
	cout << endl;
	vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 3);
	v.insert(it, 99999);
	for (auto i : v)
	{
		cout << i << " ";
	}
	cout << endl;
}

运行结果:

5.earse()

iterator erase (iterator position);
iterator erase (iterator first, iterator last);

删除position位置的元素或者 [first，last) 区间的所有元素

例如：

void test2()
{
	vector<int> v = { 1,2,3,4,5,6 };
	for (auto i : v)
	{
		cout << i << " ";
	}
	cout << endl;
	vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 3);
	v.erase(it);
	for (auto i : v)
	{
		cout << i << " ";
	}
	cout << endl;
}

运行结果:

6.swap()

void swap (vector& x);

交换两个vector的数据空间

例如：

void test3()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 };
	vector<int> v2 = { 0,9,8,7,6,5,4,3,2,1 };
	v1.swap(v2);
	for (auto i : v1)
	{
		cout << i << " ";
	}
	cout << endl;
}

运行结果:

7.assign()

template <class InputIterator>  void assign (InputIterator first, InputIterator last);
void assign (size_type n, const value_type& val);

为vector指定新内容，替换其当前内容并修改size

例如：

void test2()
{
	vector<int> v = { 1,2,3,4,5,6 };
	for (auto i : v)
	{
		cout << i << " ";
	}
	cout << endl;
	v.assign(5, 4);
	for (auto i : v)
	{
		cout << i << " ";
	}
	cout << endl;
}

运行结果:

8.clear()

void clear();

从vector中删除所有元素，不改变容量大小

例如：

void test2()
{
	vector<int> v = { 1,2,3,4,5,6 };
	for (auto i : v)
	{
		cout << i << " ";
	}
	cout << "size:" << v.size();
	cout << endl;
	v.clear();
	for (auto i : v)
	{
		cout << i << " ";
	}
	cout << "size:" << v.size();
	cout << endl;
}

运行结果: