⭕️参考文献:cplusplus
🏅vector简介
vector是表示可变大小数组的序列容器。
和数组类似,vector也采用的连续存储空间来存储元素。可以采用下标对vector的元素进行访问。与数组不同的是,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。
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。
与其它动态序列容器相比,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。
🏅vector使用
vector的使用需要包含头文件vector。
🏆vector的定义
vector()
:无参构造函数。
vector(size_type n, const value_type& val = value_type())
:构造并初始化n个val。
vector (const vector& x)
:拷贝构造。
vector (InputIterator first, InputIterator last)
:使用迭代器进行初始化构造。
示例代码:
#include <iostream>#include <vector>using namespace std;void Print(vector<int>& arr){ for (auto e : arr) { cout << e << ' '; } cout << endl;}int main(){ vector<int> arr; vector<int> arr2(5, 3); vector<int> arr3(arr2); vector<int> arr4(arr2.begin(), arr2.end()); Print(arr); Print(arr2); Print(arr3); Print(arr4); return 0;}
运行结果:
监视窗口:
🏆vector iterator 的使用
begin
:获取第一个数据位置的iterator/const_iterator。
iterator begin();const_iterator begin() const;
end
: 获取最后一个数据的下一个位置的iterator/const_iterator。
iterator end();const_iterator end() const;
值得注意的是,迭代器大多都是左闭右开的区间,也就是说begin是获取第一个数据的位置,而end是获取最后一个数据的下一个位置,如下图所示:
示例代码:
#include <iostream>#include <vector>using namespace std;int main(){ vector<int> arr; arr.push_back(1); arr.push_back(2); arr.push_back(3); arr.push_back(4); arr.push_back(5); vector<int>::iterator it = arr.begin(); while (it != arr.end()) { cout << *it << ' '; it++; } cout << endl; return 0;}
运行结果:
rbegin
:获取最后一个数据位置的reverse_iterator。
reverse_iterator rbegin();const_reverse_iterator rbegin() const;
rend()
:获取第一个数据前一个位置的 reverse_iterator。
reverse_iterator rend();const_reverse_iterator rend() const;
示例代码:
#include <iostream>#include <vector>using namespace std;int main(){ vector<int> arr; arr.push_back(1); arr.push_back(2); arr.push_back(3); arr.push_back(4); arr.push_back(5); vector<int>::reverse_iterator rit = arr.rbegin(); while (rit != arr.rend()) { cout << *rit << ' '; rit++; } cout << endl; return 0;}
运行结果:
🏆vector 空间函数
size
:获取数据个数。
size_type size() const;
capacity
:获取容量大小。
size_type capacity() const;
empty
:判断是否为空。
bool empty() const;
resize
:改变vector的size。
void resize (size_type n, value_type val = value_type());
reserve
:改变vector的容量。
void reserve (size_type n);
resize在开空间的同时还会进行初始化,会影响size。
reserve只负责开辟空间,如果确定知道需要用多少空间,reserve可以缓解vector增容的代价缺陷问题。
vector的具体增长多少是根据具体的需求定义的。(vs下是按1.5倍增长的,g++是按2倍增长的)
示例代码:
#include <iostream>#include <vector>using namespace std;void Print(vector<int>& arr){ cout << "size : " << arr.size() << endl << "capacity : " << arr.capacity() << endl; for (auto e : arr) { cout << e << ' '; } cout << endl << "#######################" << endl;}int main(){ vector<int> arr; if (arr.empty()) { cout << "arr中没有数据" << endl; } arr.push_back(1); arr.push_back(2); arr.push_back(3); arr.push_back(4); arr.push_back(5); Print(arr); arr.resize(10, 5); Print(arr); arr.reserve(20); Print(arr); return 0;}
运行结果:
🏆vector的扩容问题
VS下扩容:
#include <iostream>#include <vector>using namespace std;void Print(vector<int>& arr){ cout << "size : " << arr.size() << endl << "capacity : " << arr.capacity() << endl; cout << "#######################" << endl;}int main(){ vector<int> arr; for (int i = 0; i < 20; i++) { if(arr.size() == arr.capacity()) Print(arr); arr.push_back(i); } return 0;}
运行代码:
从结果来看,vs下是1.5倍扩容,当把相同的代码放到g++下运行,结果如下:
可以看出g++下是呈2倍进行扩容。
🏆vector 增删查改
push_back
:尾插。
void push_back (const value_type& val);
pop_back
:尾删。
void pop_back();
insert
:在position之前插入val。
//在position位置插入val。iterator insert (iterator position, const value_type& val); //在position位置插入n个val。 void insert (iterator position, size_type n, const value_type& val);//在position位置之前插入first到last整个区间的数据template <class InputIterator> void insert (iterator position, InputIterator first, InputIterator last);
erase
:删除position位置的数据。
iterator erase (iterator position);iterator erase (iterator first, iterator last);
swape
:交换两个vector的数据空间。
void swap (vector& x);
operator[]
:重载[]像数组一样访问。
reference operator[] (size_type n);const_reference operator[] (size_type n) const;
find
:在一段区间内查找数据。(find不是vector的成员接口)
template <class InputIterator, class T> InputIterator find (InputIterator first, InputIterator last, const T& val);
示例代码:
#include <iostream>#include <vector>using namespace std;void Print(vector<int>& arr){ for (int i = 0; i < arr.size(); i++) { cout << arr[i] << ' '; } cout << endl << "#######################" << endl;}int main(){ vector<int> arr; arr.push_back(1); arr.push_back(2); arr.push_back(3); arr.push_back(4); arr.push_back(5); Print(arr); arr.pop_back(); arr.pop_back(); Print(arr); //在arr.begin() + 2的位置插入一个10. arr.insert(arr.begin() + 2, 10); Print(arr); //在arr.begin + 1的位置插入2个20。 arr.insert(arr.begin() + 1, 2, 20); Print(arr); //在arr.begin() + 1的位置之前插入arr.begin到arr.end整个区间的数据 arr.insert(arr.begin() + 1, arr.begin(), arr.end()); Print(arr); arr.erase(arr.begin() + 2); Print(arr); arr.erase(arr.begin(), arr.begin() + 3); Print(arr); vector<int>::iterator it = find(arr.begin(), arr.end(), 20); if (it != arr.end()) cout << "find success." << endl << "###################" << endl; vector<int> arr_swap(5, 10); arr.swap(arr_swap); Print(arr); return 0;}
运行结果:
🏆vector 迭代器失效问题
迭代器的主要作用就是让算法能够不用关心底层数据结构,其底层实际就是一个指针,或者是对指针进行封装,比如:vector的迭代器就是原生态指针T* 。因此迭代器失效,实际就是迭代器底层对应指针所指向的空间被销毁了,而使用一块已经被释放的空间,造成的后果是程序崩溃(即如果继续使用已经失效的迭代器, 程序可能会崩溃)。
对于vector可能会导致其迭代器失效的操作有:
会引起其底层空间改变的操作,都有可能是迭代器失效,比如:resize、reserve、insert、assign、 push_back等。
#include <iostream>#include <vector>using namespace std;int main() { vector<int> arr{ 1, 2, 3, 4, 5 }; vector<int>::iterator it = arr.begin(); arr.resize(100, 0); //arr.reserve(100); while (it != arr.end()) { cout << *it << ' '; it++; } cout << endl; return 0;}
运行结果:
**出错原因:**因为以上操作都有可能会导致vector扩容,也就是说vector底层原来的旧空间被释放掉, 而在打印时,it还使用的是释放之间的旧空间,在对it迭代器操作时,实际操作的是一块已经被释放的空间,而引起代码运行时崩溃。
指定位置元素的删除操作–erase
erase删除pos位置元素后,pos位置之后的元素会往前搬移,没有导致底层空间的改变,理论上讲迭代器不应该会失效,但是如果pos刚好是最后一个元素,删完之后pos刚好是end的位置,而end位置是没有元素的,那么pos就失效了。因此删除vector中任意位置上元素时,vs就认为该位置迭代器失效了。
#include <iostream>#include <vector>using namespace std;int main(){ vector<int> arr{ 1, 2, 3, 4, 5 }; vector<int>::iterator it = arr.begin(); arr.erase(it); while (it != arr.end()) { cout << *it << ' '; it++; } cout << endl; return 0;}
运行结果:
迭代器失效解决办法:在使用前,对迭代器重新赋值即可。
🏅总结
C++的vector类是一个非常强大、灵活的容器,可以存储任何类型的对象,并提供了快速、高效的随机访问、插入和删除操作。它可以动态调整容器的大小,可以在任意位置插入或删除元素,并且可以直接访问容器中的任意元素。
对于C++的vector类有如下几点总结:
vector类是一个动态数组,它可以自动扩展和缩小容器的大小,以适应不同的需求。
vector类提供了许多方便的成员函数,如push_back()、pop_back()、insert()、erase()等,可以轻松地实现元素的插入、删除和修改操作。
vector类支持随机访问,可以通过下标访问容器中的任意元素,访问速度非常快。
vector类可以存储任何类型的对象,包括基本类型、自定义类型、指针等。
vector类的迭代器可以用于遍历容器中的元素,提供了类似于指针的功能。
vector类的内存管理非常高效,它使用连续的内存块存储元素,能够快速地访问和操作元素。
vector类还提供了许多有用的成员函数,如size()、capacity()、empty()、reserve()等,可以帮助我们更好地操作容器。文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-454250.html
总之,C++的vector类是一个非常实用、高效的容器,可以帮助我们轻松地管理和操作数据。它的功能非常强大,让我们在编程中更加灵活、高效。
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