C++-STL：vector用法总结

时间：2023-03-08 17:04:38

一、简介

vector，是同一类型的对象的集合，这一集合可看作可变大小的数组，是容器的一种。

  1. 对于容器来说，其重要特性之一便是于可以在运行时高效地添加元素。
  2. 类似于数组，vector采用连续内存地址来存储元素，因此vector属于顺序容器。也就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；同时它比数组更加灵活，它的大小（size）是可以动态改变的，且它的大小会被容器自动处理。
    • 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，使得分配的存储空间（capacity）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，vc里是每次增大当前capacity的一半。但是无论如何，重新分配总是对数增长的间隔大小，在末尾插入一个元素的时候则能够在常数时间的复杂度完成的。
  3. 在这里应理解好size与capacity之间的关系，这将有助于理解vec.resize()与vec.reserve()的区别：
    • 容器的capacity是其size的上界，size总是<=capacity；当所需求的size>当前capacity时，vector便会如上文所述一般对capacity进行动态分配，以满足目标size需求。
    • 我们使用[]操作符时，只能访问size大小内的容器空间，这才是真正存在对象的内存空间；而>size同时<capacity的内存则属于“野”内存。
  4. 与其它动态序列容器相比（deques, lists and forward_lists）， 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lists和forward_lists统一的迭代器和引用更好。

二、用法

1. 头文件

#include<vector>

2. vector的声明及初始化

（1）不带参数的构造函数初始化

// 初始化一个size为0的vector

vector<int> vec;

（2）带参数的构造函数初始化

仅指定vector大小，此时每个元素值为默认值0

vector<int> vec(10);    //初始化了10个默认值为0的元素

指定vector大小和元素初始值

vector<int> vec(10，1); //初始化了10个值为1的元素

// 或是

vettor<int> vec = {1, 2, 3}; //初始化了1，2，3这3个元素

（3）通过同类型的vector初始化

vector<int> temp(5,1);

// 通过temp容器初始化一个元素相同的vec向量

vector<int> vec(temp);

通常来说，前三种便足够我们平时使用了。

（4）通过数组地址初始化

int a[5] = {1,2,3,4,5};

// 以数组a的元素初始化vector，注意地址是从0到5（左闭右开区间）

vector<int> vec(a, a+5);

（5）通过insert函数初始化

使用同类型的vector以及insert函数初始化

// insert初始化方式将同类型的迭代器对应的始末区间（左闭右开区间）内的值插入到vector中

vector<int> temp(6,6);

vecot<int> vec;

// 将temp[0]~a[2]插入到vec中，vec.size()由0变为3

vec.insert(vec.begin(), temp.begin(), temp.begin() + 3);

使用数组以及insert函数初始化

int a[6] = {6,6,6,6,6,6};

vector<int> vec;

// 将a的所有元素插入到vec中

vec.insert(vec.begin(), a, a+7);

通过insert函数添加m个值为n的元素

// 在vec开始位置处插入6个1

vec.insert(vec.begin(), 6, 1);

（6）通过copy函数赋值

vector<int> vec(5,1);

int a[5] = {2,2,2,2,2};

vector<int> target(10);

// 将vec中元素全部拷贝到target开始的位置中,注意拷贝的区间为vec.begin() ~ vec.end()的左闭右开的区间

copy(vec.begin(), vec.end(), target.begin());

// 拷贝区间也可以是由数组地址构成的区间

copy(a, a+5, vec.begin() + 5);

3. vector基本操作

1）容量相关

  • 容器目前大小：vec.size()
  • 容器目前容量：vec.capacity()
  • 容器最大允许容量：vec.max_size();
  • 判断容器是否为空：vec.empty()
  • 请求容器capacity减少至size大小：vec.shrink_to_fit()
  • 更改容器容量：vec.reverse(size_type n)
  • 更改容器大小
    • 目标size小于当前size则截取前目标size个元素；大于则以元素填充存储空间至目标size
    • vec.resize(size_type n)仅指定size修改后大小n，需元素填充则以默认值0填充
    • vec.resize(size_type n, value_type val)指定目标size大小n以及填充元素的值val

2）修改元素

  • 末尾添加元素：vec.push_back(value_type val)
  • 末尾删除元素：vec.pop_back()
  • 对容器赋值：
    • vec.assign(const_iterator first, const_iterator last)将同类型容器目标区间[first, last)内的元素赋给调用者
    • vec.assign(size_type n, const T& x = T())将n个x赋给调用者
  • 在指定位置插入元素：
    • vec.insert(const_iterator position, value_type& val)在指定位置position插入元素val
    • vec.insert(const_iterator position, size_type n, value_type& val)在指定位置position插入n个元素val
    • vec.insert(const_iterator position, InputIterator first, InputIterator last)在指定位置插入同类型容器目标区间内的元素
  • 在指定位置删除元素
    • vec.erase(const_iterator position)删除指定位置的素
    • vec.erase(const_iterator first, const_iterator last)删除指定区间内的元素
  • 与另一个容器交换元素：vec.swap(vector& x)
  • 清空容器元素：vec.clear()
    • 调用这个方法后，vec的size置为0但capacity不一定会重新分配

3）使用迭代器

  • 声明迭代器(类似指针)：vector<size_type>::Iterator i
    • 访问迭代器指向的元素：*i
  • 可写迭代器
    • 指向容器开头：vec.begin()
    • 指向容器结尾(指向最后一个元素再往后的一个内存)：vec.end()
  • 只读迭代器(不能通过该指针来修改元素)
    • 指向容器开头：vec.cbegin()
    • 指向容器结尾：vec.cend()

4）访问元素

  • 访问指定位置元素。通过下面两个方法的比较可以看到，我们平时应优先使用vec.at(i):
    • vec[i]下标访问。不会下标检查是否越界，越界时返回一串无规律整形。
    • vec.at(i)通过at函数访问。如果越界会抛出out of range的异常
  • 访问第一个元素：vec.front()
  • 访问最后一个元素：vec.back()
  • 返回一个元素组成的数组的指针：int* p = vec.data()

4. 常用操作

1）遍历元素

```

vector<int>::iterator it;

for (it = vec.begin(); it != vec.end(); it++) {

    cout << *it << endl;

}

//或者

for (size_t i = 0; i < vec.size(); i++) {

    cout << vec.at(i) << endl;

}

```

2）元素翻转

```

#include <algorithm>

reverse(vec.begin(), vec.end());

```

3）元素排序

```

#include <algorithm>

sort(vec.begin(), vec.end()); //采用的是从小到大的排序

//如果想从大到小排序，可以采用上面反转函数，也可以采用下面方法:

bool Comp(const int& a, const int& b) {

    return a > b;

}

sort(vec.begin(), vec.end(), Comp);

```

文章最后，我个人认为头文件<algorithm>中的reverse()函数写得特别优雅，在此贴出源码

template <class BidirectionalIterator>

void reverse (BidirectionalIterator first, BidirectionalIterator last)

{

  while ((first != last) && (first != --last)) {

    std::iter_swap (first,last);

    ++first;

  }

}

主要参考资料

  1. C++ STL之vector用法总结
  2. C++-api

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