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STL_vector容器

2021-01-23 17:52:27 东南亚季风

一、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)。

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。

二、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;

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。

三、vector对象的带参数构造

vector(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(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

void printVector(vector<int>& v) {
	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}
	vector<int> vl;//默认构造

	int arr[] = { 10, 20, 30, 40 };
	vector<int> v2(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(int));
	vector<int> v3(v2.begin(), v2.begin()+3);
	vector<int> v4(v3);
	vector<int> v5(4,5);

	printVector(v2);
	printVector(v3);
	printVector(v4);
	printVector(v5);
/*
结果:
10 20 30 40
10 20 30
10 20 30
5 5 5 5
*/

四、vector的赋值

vector.assign(beg,end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。注意该区间是左闭右开的区间。

vector.assign(n,elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。

vector& operator=(const vector &vec); //重载等号操作符

vector.swap(vec); // 将vec与本身的元素互换。

	int arr[] = { 10, 20, 30, 40 };
	vector<int> v1(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(int));//默认构造

	//成员方法
	vector<int> v2;
	v2.assign(v1.begin(), v1.end());

	//重载=
	vector<int> v3;
	v3 = v2;

	int arr1[] = { 100, 200, 300, 400 };
	vector<int> v4(arr1, arr1 + sizeof(arr) / sizeof(int));//默认构造

	printVector(v1);
	printVector(v2);
	printVector(v3);
	printVector(v4);

	cout << "------------------" << endl;

	v4.swap(v1);
	printVector(v1);
	printVector(v2);
	printVector(v3);
	printVector(v4);
/*
结果:
10 20 30 40
10 20 30 40
10 20 30 40
100 200 300 400
------------------
100 200 300 400
10 20 30 40
10 20 30 40
10 20 30 40
*/

五、vector的大小

vector.size(); //返回容器中元素的个数

vector.empty(); //判断容器是否为空

vector.resize(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。

vector.resize(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。

capacity();//容器的容量

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。

	int arr1[] = { 100, 200, 300, 400 };
	vector<int> v4(arr1, arr1 + sizeof(arr1) / sizeof(int));//默认构造

	cout << "size:" << v4.size() << endl;
	if (v4.empty()) {
		cout << "空!" << endl;
	}
	else {
		cout << "不空!" << endl;
	}

	printVector(v4);
	v4.resize(2);
	printVector(v4);
	v4.resize(6);
	printVector(v4);
	v4.resize(8, 1);
	printVector(v4);

	for (int i = 0; i < 10000; i++) {
		v4.push_back(i);
	}
	cout << "size:" << v4.size() << endl;  
	cout << "容量:" << v4.capacity() << endl;//容量不一定等于size
/*
结果:
size:4
不空!
100 200 300 400
100 200
100 200 0 0 0 0
100 200 0 0 0 0 1 1
size:10008
容量:12138
*/

六、vector末尾的添加移除操作

vector.push_back(); //在容器尾部加入一个元素

vector.pop_back();; //移除容器中最后一个元素

	int arr1[] = { 100, 200, 300, 400 };
	vector<int> v1(arr1, arr1 + sizeof(arr1) / sizeof(int));//默认构造

	v1.push_back(500);
	v1.push_back(600);
	v1.push_back(700);
	v1.pop_back();
	printVector(v1);
/*
结果:
100 200 300 400 500 600100 200 300 400 500 600
*/

七、vector的数据存取

vector.at(int idx); //返回索引idx所指的数据,如果idx越界,抛出out_of_range异常。

vector[int idx];//返回索引idx所指的数据,越界时,运行直接报错

vector.front();//返回容器中第一个数据元素

vector.back();//返回容器中最后一个数据元素

	int arr1[] = { 100, 200, 300, 400 };
	vector<int> v4(arr1, arr1 + sizeof(arr1) / sizeof(int));//默认构造

	//区别: at抛异常 []不抛异常
	for (int i = 0; i < v4.size(); i++) {
		cout << v4[i] << " ";
	}
	cout << endl;

	for (int i = 0; i < v4.size(); i++) {
		cout << v4.at(i) << " ";
	}
	cout << endl;

	cout << "front:" << v4.front() << endl;
	cout << "back:" << v4.back() << endl;
/*
结果:
100 200 300 400
100 200 300 400
front:100
back:400
*/

八、vector的插入和删除

vector.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。

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

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

vector.clear(); //移除容器的所有数据

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

vector.erase(pos); //删除pos位置的数据,返回下一个数据的位置。

	vector<int> v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(20);
	//头插法
	v.insert(v.begin(), 30);
	v.insert(v.end(), 40);

	v.insert(v.begin() + 2, 100); //vector支持随机访问

	//支持数组下标,一般都支持随机访问
	//迭代器可以直接+2 +3 -2 -5操作
	printVector(v);

	//删除
	v.erase(v.begin());
	printVector(v);
	v.erase(v.begin() + 1, v.end());
	printVector(v);
	v.clear();
	cout << "size:" << v.size() << endl;
/*
结果:
30 10 100 20 40
10 100 20 40
10
size:0
*/

九、巧用swap,收缩内存空间

vector<T>(x).swap(x); //其中,x 指当前要操作的容器,T 为该容器存储元素的类型。

	//vector添加元素 他会自动增长 你删除元素时候,不会自动减少

	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 100000; i++) {
		v.push_back(i);
	}

	cout << "size:" << v.size() << endl;
	cout << "capacity:" << v.capacity() << endl;

	v.resize(10);
	cout << "--------------" << endl;
	cout << "size:" << v.size() << endl;
	cout << "capacity:" << v.capacity() << endl;

	//收缩空间
	vector<int>(v).swap(v);

	cout << "--------------" << endl;
	cout << "size:" << v.size() << endl;
	cout << "capacity:" << v.capacity() << endl;
/*
结果:
size:100000
capacity:138255
--------------
size:10
capacity:138255
--------------
size:10
capacity:10
*/

十、reserve 预留空间

vector的reserve增加了vector的capacity,但是它的size没有改变!而resize改变了vector的capacity同时也增加了它的size!

原因如下:

  • reserve是容器预留空间,但在空间内不真正创建元素对象,所以在没有添加新的对象之前,不能引用容器内的元素。加入新的元素时,要调用push_back()/insert()函数。
  • resize是改变容器的大小,且在创建对象,因此,调用这个函数之后,就可以引用容器内的对象了,因此当加入新的元素时,用operator[]操作符,或者用迭代器来引用元素对象。此时再调用push_back()函数,是加在这个新的空间后面的。
	int num = 0;
	int* address = NULL;

	vector<int> v;
	v.reserve(100000);
	for (int i = 0; i < 100000; i++) {
		v.push_back(i);
		if (address != &(v[0])) {
			address = &(v[0]);
			num++;
		}
	}

	cout << "num:" << num << endl;//申请num次空间
/*
结果:
num:1
*/

如果一个vector使用默认的capacity,那么在push_back操作的时候,会根据添加元素的数量,动态的自动分配空间,2^n递增;如果声明vector的时候,显式的使用capacity(size_type n)来指定vector的容量,那么在push_back的过程中(元素数量不超过n),vector不会自动分配空间,提高程序效率。

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