Day 23 C++ vector容器-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了Day 23 C++ vector容器。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

vector基本概念

定义

C++的vector容器是一个动态数组，提供了存储和操作元素的功能。它是标准模板库（STL）的一部分，在头文件中定义。

vector数据结构和数组非常相似，也称为单端数组（动态数组）（也被称为向量）

使用vector容器前，需要引入头文件：

#include <vector>

vector容器的迭代器——支持随机访问的迭代器

vector与普通数组区别

大小的灵活性

数组是静态空间，而vector可以动态扩展普通数组在创建时需要指定固定的大小，而且不能动态改变大小。而vector容器是动态数组，可以根据需要自动调整大小。它会自动管理内存，并提供了函数来添加、删除、插入和操作元素。

内存管理

普通数组是在栈上分配内存，而vector容器使用堆内存。这意味着当数组很大时，使用vector可以避免栈溢出问题。另外，vector还提供了自动释放内存的机制，不需要手动释放内存。

访问效率

普通数组的元素访问效率更高，因为它们在内存中是连续存储的，可以直接通过索引来访问元素。而vector容器的元素存储在堆内存中，需要通过指针进行间接访问，可能会稍微降低一些效率。

功能和灵活性

vector容器提供了许多便捷的函数和操作符，使得处理和操作元素更加方便。它可以动态调整大小、插入和删除元素，提供了范围-based for循环和迭代器等功能，而普通数组需要手动编写相应的代码来实现这些功能。

综上所述，vector容器相比普通数组更加灵活和方便，尤其适用于需要动态改变大小或者进行复杂操作的场景。而普通数组则更适合在大小固定且访问效率要求较高的情况下使用。

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容器在初始化时没有固定的大小限制，可以动态地添加或删除元素，以适应不同的需求。添加元素时，如果已经达到容器的容量上限，vector会自动分配更大的内存空间，并将原有的元素拷贝到新的内存中。这样就实现了动态扩展。

vector构造函数——创建vector容器

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。

示例

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    // 使用默认构造函数创建空的vector容器
    std::vector<int> emptyVector;
    
    // 使用迭代器范围方式创建vector容器
    int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<int> rangeVector(arr, arr + 5);
    
    // 使用重复元素方式创建vector容器
    std::vector<int> repeatVector(5, 10);
    
    // 使用拷贝构造函数创建vector容器
    std::vector<int> copyVector(rangeVector);

    // 打印各个vector容器的元素
    for (int element : emptyVector) {
        std::cout << element << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    
    for (int element : rangeVector) {
        std::cout << element << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    
    for (int element : repeatVector) {
        std::cout << element << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    
    for (int element : copyVector) {
        std::cout << element << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

在上述示例中，我们通过不同的方式创建了四个vector容器：使用默认构造函数创建了一个空的容器emptyVector，使用迭代器范围方式从数组中拷贝元素创建了容器rangeVector，使用重复元素方式创建了容器repeatVector，使用拷贝构造函数从另一个容器中拷贝元素创建了容器copyVector。然后，我们分别使用for循环打印四个vector容器的元素。

注意，在示例代码中，emptyVector是空的，因此不会输出任何内容。

运行该示例代码，输出为：

1 2 3 4 5
10 10 10 10 10
1 2 3 4 5

vector赋值操作

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。

注意
beg和end 都是迭代器

示例

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec1 = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<int> vec2;
    
    // 使用重载等号操作符将vec1的元素赋值给vec2
    vec2 = vec1;
    
    // 使用assign函数将vec1的元素拷贝赋值给vec2
    vec2.assign(vec1.begin(), vec1.end());
    
    // 使用assign函数将重复的元素拷贝赋值给vec2
    vec2.assign(5, 10);
    
    // 打印vec1和vec2的元素
    for (int element : vec1) {
        std::cout << element << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    
    for (int element : vec2) {
        std::cout << element << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

对vector容器的容量和大小操作

函数原型

empty(); //判断容器是否为空
capacity(); //容器的容量
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

示例

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
    
    // 使用empty()函数判断容器是否为空
    if (vec.empty()) {
        std::cout << "Vector is empty" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "Vector is not empty" << std::endl;
    }
    
    // 使用capacity()函数获取容器的容量
    std::cout << "Capacity: " << vec.capacity() << std::endl;
    
    // 使用size()函数获取容器中元素的个数
    std::cout << "Size: " << vec.size() << std::endl;
    
    // 使用resize()函数修改容器的长度为5，默认使用0填充新位置
    vec.resize(5);
    
    // 输出修改后的容器元素
    for (int element : vec) {
        std::cout << element << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    
    // 使用resize()函数将容器的长度修改为3，并使用10填充新位置
    vec.resize(3, 10);
    
    // 输出修改后的容器元素
    for (int element : vec) {
        std::cout << element << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

在上述示例中，我们创建了一个初始容器vec，包含元素1、2和3。首先，使用empty()函数判断容器是否为空，如果为空则输出相应的提示信息。然后，使用capacity()函数获取容器的容量，并使用size()函数获取容器中元素的个数。接下来，使用resize()函数将容器的长度修改为5，默认使用0填充新位置。打印修改后的容器元素。接着，使用resize()函数将容器的长度修改为3，并使用10填充新位置。再次打印修改后的容器元素。

输出结果

Vector is not empty
Capacity: 3
Size: 3
1 2 3 0 0
1 2 3

对vector容器进行插入、删除操作

函数原型

push_back(ele); //尾部插入元素ele
pop_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ele
insert(const_iterator pos, int count,ele);//迭代器指向位置pos插入count个元素ele
erase(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

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3};

    // 尾部插入元素ele
    vec.push_back(4);
    
    // 删除最后一个元素
    vec.pop_back();
    
    // 迭代器指向位置pos插入元素ele
    auto it = vec.begin() + 1;
    vec.insert(it, 10);
    
    // 迭代器指向位置pos插入count个元素ele
    vec.insert(it, 3, 20);
    
    // 删除迭代器指向的元素
    vec.erase(vec.begin() + 2);
    
    // 删除迭代器从start到end之间的元素
    vec.erase(vec.begin(), vec.begin() + 2);
    
    // 删除容器中所有元素
    vec.clear();
    
    // 输出修改后的容器元素
    for (int element : vec) {
        std::cout << element << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

对vector中的数据的存取操作

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

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 使用 at() 函数返回索引 idx 所指的数据
    int value1 = vec.at(2);
    std::cout << "Value at index 2: " << value1 << std::endl;

    // 使用 operator[] 返回索引 idx 所指的数据
    int value2 = vec[3];
    std::cout << "Value at index 3: " << value2 << std::endl;

    // 使用 front() 函数返回容器中第一个数据元素
    int first = vec.front();
    std::cout << "First element: " << first << std::endl;

    // 使用 back() 函数返回容器中最后一个数据元素
    int last = vec.back();
    std::cout << "Last element: " << last << std::endl;

    return 0;
}

在上述示例中，我们创建了一个初始容器 vec，包含元素 1、2、3、4 和 5。然后，我们使用 at() 函数和索引 2 来访问容器中的元素。同样地，我们使用 operator[] 和索引 3 来访问容器中的元素。接下来，我们使用 front() 函数来访问容器中的第一个元素，并使用 back() 函数来访问容器中的最后一个元素。

输出结果

Value at index 2: 3
Value at index 3: 4
First element: 1
Last element: 5

使用迭代器存取数据

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 使用迭代器访问容器中的数据
    std::vector<int>::iterator it;
    
    // 使用迭代器遍历容器并输出数据
    std::cout << "Elements in the vector: ";
    for (it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

在上述示例中，我们创建了一个初始容器 vec，包含元素 1、2、3、4 和 5。
然后，我们声明了一个迭代器 it，并将其初始化为容器的起始位置（begin()）。
接下来，我们使用迭代器 it 遍历容器，并通过解引用操作符 *访问迭代器指向的元素。
在循环中，迭代器 it逐个移动到下一个元素，直到达到容器的末尾位置（end()）为止。
在循环过程中，我们输出迭代器指向的元素值。最后，我们输出一个换行符。

实现两个vector容器内元素进行互换

函数原型

swap(vec); // 将vec与本身的元素互换

示例

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    std::cout << "Before swap:" << std::endl;
    for (const auto& value : vec) {
        std::cout << value << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    swap(vec); // 使用 std::swap 交换 vec 与本身的元素

    std::cout << "After swap:" << std::endl;
    for (const auto& value : vec) {
        std::cout << value << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

在上述示例中，我们创建了一个初始容器 vec，包含元素 1、2、3、4 和 5。

然后，我们输出容器交换前的元素值。

接下来，我们调用 swap(vec)，使用 std::swap 函数交换容器 vec 与其本身的元素，实现元素的重新排列。

最后，我们输出容器交换后的元素值

输出结果

Before swap:
1 2 3 4 5 
After swap:
5 4 3 2 1

vector预留空间

可以减少vector在动态扩展容量时的扩展次数

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。
在调用 reserve() 函数时，需要提供一个整数值作为参数，表示预分配的最小容量。这个容量是指可以容纳的元素数量，并不是占用的字节大小

示例

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec;

    std::cout << "Capacity before reserve: " << vec.capacity() << std::endl;
    
    vec.reserve(10); // 预留至少能容纳10个元素的空间

    std::cout << "Capacity after reserve: " << vec.capacity() << std::endl;

    return 0;
}

我们创建了一个空的 std::vector 容器 vec。

然后，我们输出容器调用 reserve() 函数之前的容量。

接下来，我们调用 vec.reserve(10)，预留至少能容纳 10 个元素的空间。

最后，我们输出容器调用 reserve() 函数之后的容量。

输出

Capacity before reserve: 0
Capacity after reserve: 10

注意——如果数据量较大，可以一开始利用reserve预留空间

如果事先知道容器将要存储大量的元素，那么通过使用 reserve() 函数来预留空间是一个很好的做法。这样可以避免在插入元素时多次重新分配内存，从而提高性能。

预留足够的空间以容纳数据可以减少频繁的重新分配和复制操作，从而提高程序的效率。特别是对于大型数据集或需要频繁插入或添加元素的情况，这一点尤为重要。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-634939.html

到了这里，关于Day 23 C++ vector容器的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！

Day 23 C++ vector容器

vector基本概念

定义

vector容器的迭代器——支持随机访问的迭代器

vector与普通数组区别

大小的灵活性

内存管理

访问效率

功能和灵活性

动态扩展

vector构造函数——创建vector容器

函数原型

示例

vector赋值操作

函数原型

示例

对vector容器的容量和大小操作

函数原型

示例

对vector容器进行插入、删除操作

函数原型

示例

对vector中的数据的存取操作

函数原型

示例

使用迭代器存取数据

实现两个vector容器内元素进行互换

函数原型

示例

vector预留空间

函数原型

示例

注意——如果数据量较大，可以一开始利用reserve预留空间

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