【C++ STL】vector类最全详解(什么是vector?vector类的常用接口有哪些?)

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了【C++ STL】vector类最全详解(什么是vector?vector类的常用接口有哪些?)。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。

目录

一、前言

二、什么是vector ?

💦 vector的基本概念

💦vector的作用是什么

💦总结

三、 vector的(一维)定义

四、vector(一维)常用接口的使用

 💦vector的常见构造(初始化)

 💦vector的遍历及迭代器的操作

① operator[ ] 

② at ( ) 

③迭代器 

③ 范围for 

 💦vector的常见容量操作

① size

② capacity 

③ reserve(⭐)

④ resize(⭐)

⑤【reserve】和【resize】在使用中的易错点

⑥ empty

 💦vector的常见访问操作

 💦vector的常见修改操作

① push_back

② pop_back

③ insert

④ erase

⑤ swap

⑥ find

 五、共勉


一、前言

        最近在刷leetcode的时候,发现vector都还没弄明白吗,但是STL的强大是众所周知滴,早晚都是要解决滴,因此专门写下这篇文章,以供自己复习和各位老铁使用,快速的回忆vector的用法,让你找回自信,不用再竞赛的时候颜面尽失。
       本次博客主要讲解vector的一维用法,由于篇幅过长,vector的二维用法,下一篇博客来阐述,请大家持续关注我O!!

二、什么是vector ?

        向量(Vector)是一个封装了动态大小数组的顺序容器(Sequence Container)。跟任意其它类型容器一样,它能够存放各种类型的对象。可以简单的认为,向量是一个能够存放任意类型的动态数组。

💦 vector的基本概念

     Vector的数据安排以及操作方式,与array(数组)非常相似,两者的唯一差别在于空间的运用的灵活性。 

  • Array是静态空间,一旦配置了就不能改变,要换大一点或者小一点的空间,可以,一切琐碎得由自己来,首先配置一块新的空间,然后将旧空间的数据搬往新空间,再释放原来的空间。
  • Vector是动态空间,随着元素的加入,它的内部机制会自动扩充空间以容纳新元素。因此vector的运用对于内存的合理利用与运用的灵活性有很大的帮助,我们再也不必害怕空间不足而一开始就要求一个大块头的array(数组)了。

        Vector的实现技术,关键在于其对大小的控制以及重新配置时的数据移动效率,一旦vector旧空间满了,如果客户每新增一个元素,vector内部只是扩充一个元素的空间,实为不智,因为所谓的扩充空间(不论多大),一如刚所说,是”配置新空间-数据移动-释放旧空间”的大工程,时间成本很高,应该加入某种未雨绸缪的考虑,稍后我们便可以看到vector的空间配置策略。

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 💦vector的作用是什么

        vector是C++标准模板库中的部分内容,中文偶尔译作“容器”,但并不准确。它是一个多功能的,能够操作多种数据结构和算法的模板类和函数库。vector之所以被认为是一个容器,是因为它能够像容器一样存放各种类型的对象,简单地说,vector是一个能够存放任意类型的动态数组,能够增加和压缩数据。

 💦总结

  1.  vector是表示可变大小数组的序列容器
  2. 就像数组一样vector也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。
  3. 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为了增加存储空间。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,这是一个相对代价高的任务,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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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

三、 vector的(一维)定义

        单独定义一个vector

vector<typename> name;

        上面这个定义其实相当于是一维数组name[size],只不过其size可以根据需要进行变化,这就是“变长数组”的名字的由来。
        这里的typename可以是任何基本类型,例如int、double、char、结构体等,也可以是STL标准容器,例如string、set、queue、vector等。
        注意:使用前必须加上头文件:

代码展示:

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
	int a[3];   // 正常定义的----静态数组

	vector<int> str_a;   // vector定义的----动态数组

	char b[3];

	vector<char> str_b;

    return 0;
}

效果展示:

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四、vector(一维)常用接口的使用

 💦vector的常见构造(初始化)

接口名称 接口说明
vector ();(⭐) 无参构造(构造一个没有元素的空容器,size = 0
vector (size_type n, const value_type& val = value_type()); 构造一个包含 n 个元素的容器,元素值为 val
vector (const vector& x); (⭐) 拷贝构造
template <class InputIterator> vector (InputIterator first, InputIterator last);(函数模板) 使用迭代器进行初始化构造 [first,last)

注意: ⭐表示重点掌握

方式一: 构造一个某类型的空容器

vector<数据类型> 函数名; 初始化为空。

vector<int> v1; //构造int类型的空容器

方式二: 构造一个含有n个val的某类型容器:

vector<数据类型> 函数名(a,b).定义a个空间,都初始化为b。

vector<int> v2(10, 2); //构造含有10个2的int类型容器

方式三: 拷贝构造某类型容器的复制品:
vector<数据类型> 函数名1(函数名2),把动态数据2复制给动态数组1

vector<int> v3(v2); //拷贝构造int类型的v2容器的复制品

方式四: 使用迭代器拷贝构造某一段内容:
vector<数据类型> 函数名1(函数名2.begin(),函数名2.end())把动态数组2复制给动态数组1。

vector<int> v4(v2.begin(), v2.end()); //使用迭代器拷贝构造v2容器的某一段内容

方式五:迭代器构造函数也可以使用数组来进行构造,传的区间是左闭右开

vector<数据类型> 函数名(a,a+sizeof(a)/sizeof(数据类型)),把普通数组a复制给动态数组。

注意:该方式也可用于拷贝其他容器的某一段内容。

string s("hello world");
vector<char> v5(s.begin(), s.end()); //拷贝构造string对象的某一段内容

代码展示1(实用):

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
    std::vector<int> first;                               // 构造一个没有元素的空容器
    std::vector<int> second(2, 10);                       // 2个值为10的整数
    std::vector<int> third(second.begin(), second.end()); // 迭代器构造
    std::vector<int> fourth(third);                       // 拷贝构造

    // 迭代器构造函数也可以使用数组来进行构造,传的区间是左闭右开
    // 因为指向数组空间的指针是天然的迭代器
    int arr[] = { 16,2,77,29 };
    std::vector<int> fifth(arr, arr + 4);
    // std::vector<int> fifth (arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(int) );

    // first : []
    // second: [10,10]
    // third : [10,10]
    // fourth: [10,10]
    // fifth : [16,2,77,29]
    return 0;
}

效果展示:

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代码展示2(不实用):

void test2()
{
	// 用其它容器的迭代器初始化,只要数据d类型可以匹配上
	string s("hello");
	vector<char> v(s.begin(), s.end());
	for (auto& e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

 💦vector的遍历及迭代器的操作

接口名称 使用说明
operator[ ](

小标 + [ ]

at 小标 + ( )
迭代器( begin()  + end()  或者  rbegin() + rend()
范围for C++11支持更简单的for的新遍历方式(底层还是借用迭代器实现)

注意: ⭐表示重点掌握

① operator[ ] 

       首先对于访问元素来说的话,最常见的还是 下标 + [ ] 的形式


代码展示

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main()
{
	vector<int> v(5, 1);
	//使用“下标+[]”的方式遍历容器
	for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
	{
		cout << v[i] << " ";
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

效果展示:

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② at ( ) 

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  • 我们可以看到,使用at(下标)也是可以访问到对应元素的
  • 虽然这个接口并不是很常用,但是呢读者可以了解一下

代码展示:

int main()
{
	vector<int> v(5, 1);
	//使用“下标+()”的方式遍历容器
	for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
	{
		cout << v.at(i) << " ";
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

效果展示:

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③迭代器 

接口名称 使用说明
begin() 返回指向第一个元素的迭代器
end() 返回指向最后一个元素的下一个位置的迭代器
rbegin() 返回指向最后一个元素的反向迭代器
rend() 返回指向第一个元素的前一个位置的反向迭代器

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 begin和end

  • 通过begin函数可以得到容器中第一个元素的正向迭代器,通过end函数可以得到容器中最后一个元素的后一个位置的正向迭代器。

正向迭代器遍历容器:

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main()
{
	vector<int> v(10, 2);
	//正向迭代器遍历容器
	vector<int>::iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

rbegin和rend

  • 通过rbegin函数可以得到容器中最后一个元素的反向迭代器,通过rend函数可以得到容器中第一个元素的前一个位置的反向迭代器。

反向迭代器遍历容器:

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main()
{
	vector<int> v(10, 2);
	//反向迭代器遍历容器
	vector<int>::reverse_iterator rit = v.rbegin();
	while (rit != v.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		rit++;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

③ 范围for 

如果支持迭代器的话,一定支持范围for

  • 马上来看看吧
int main()
{
	vector<int> v(2, 10);
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

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 💦vector的常见容量操作

容量空间 接口说明
size 返回容器中有效元素个数
capacity 返回分配的存储容量大小(即有效元素的最大容量)
resize( 调整容器的有效元素大小(size)
reserve( 调整容器的容量大小(capacity)
empty 判断容器是否为空

注意: ⭐表示重点掌握

① size

  • 首先的话来讲讲size(),其表示为当前容器中的数据个数
void test_vector6()
{
	vector<int> v(10, 1);
	cout << v.size() << endl;
}
  • 我们来看到这个执行结果,初始化时我们为容器中放入了10个1,那么其size即为10

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② capacity 

  • 对于【capacity】来说,就是容量大小,这里可以看到其与capacity是一同增长的,也为10

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  • 下面我们来看一下【vector】的默认扩容机制

下面是我们的测试代码

// 测试vector的默认扩容机制
void TestVectorExpand()
{
	size_t sz;
	vector<int> v;
	sz = v.capacity();
	cout << "making v grow:\n";
	for (int i = 0; i < 100; ++i)
	{
		v.push_back(i);
		if (sz != v.capacity())
		{
			sz = v.capacity();
			cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
		}
	}
}
  • 通过运行结果我们可以发现,在VS下的扩容机制是呈现 1.5 进行增长的,其STL是【P.J.版本】

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  • 但是呢,在 Linux 下却始终是呈现的一个2倍的扩容机制,其STL是【SGI版本】

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 ③ reserve(

  • 首先的话是【reserve】,它的主要功能是 开空间,避免频繁扩容

测试代码如下:

void TestVectorExpandOP()
{
	vector<int> v;
	size_t sz = v.capacity();
	v.reserve(100); // 提前将容量设置好,可以避免一遍插入一遍扩容
	cout << "making bar grow:\n";
	for (int i = 0; i < 100; ++i)
	{
		v.push_back(i);
		if (sz != v.capacity())
		{
			sz = v.capacity();
			cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
		}
	}
}

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④ resize

  • 【resize】的功能则是 开空间 + 初始化,并且填上默认值
  • 这一块我们要通过调试来进行观察,首先看到没有resize的样子

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  • 然后我们传递一个值进去看看,看到调试窗口中的size发生了变化,而且新增了3个为0的数据值
v.resize(3);

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 ⑤【reserve】和【resize】在使用中的易错点

  • 接下去请读者观察一下下面这段代码,然后看看其中有什么问题?
void test_vector8()
{
    vector<int> v1;
    v1.reserve(10);		
    for (size_t i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1[i] = i;	
    }
}
  • 然后我将程序运行起来,发现报出了错误❌

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💬 有同学说:感觉这代码也没什么错呀?怎么会有错误呢?

  •  大家要关注前面的reserve(10),我们在上面说到对于【reserve】而言只是做的扩容而已,只变化capacity而不会变化size
  • 另一点,对于v1[i]我们上面在讲元素访问的时候有说到过,这是下标 + []的访问形式,在出现问题的时候会直接给出断言错误。因为这里我们在【reserve】的时候只是开出了指定的空间,但size还是为0,此时去访问的时候肯定就出错了

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正确的改进方法应该是像下面这样的:

  • 如果我们要使用下标 + [] 的形式去访问元素的话,就需要开出合适的size大小,才能在访问的时候不会造成越界问题
vector<int> v2;
v2.resize(10);
for (size_t i = 0; i < 10; i++)
{
    v2[i] = i;
}
  • 我们通过调试来观察一下吧

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  • 或者呢,我们也可以写成下面这种形式。如果有同学还是要使用【reserve】的话就不要使用下标 + [] 的形式了,而是使用【push_back】的方式去不断尾插数据,因为在不断尾插的过程中就会去做一个扩容,这一点马上就会讲到
  • 同样,我们通过调试来看看

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⑥ empty

  • 再来看看【empty】接口,当一开始进在初始化后是为空,但是在插入数据后就不为空了

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  • 当size为 0 时,返回 1 
  • 当size为 非0 时,返回 0

 💦vector的常见访问操作

接口名称 接口说明
back 返回容器中最后的一个元素的引用
front 返回容器中第一个元素的引用

代码测试:

int main()
{
	int a[5] = { 1,2,3,4,5 };
	vector<int> v(a, a+5);
	
	cout << v.back() << endl;

	cout << v.front() << endl;
	return 0;
}

 效果展示:

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 💦vector的常见修改操作

接口名称 接口说明
push_back(⭐) 在末尾添加一个元素,有效元素个数加1

pop_back(⭐)

删除最后一个元素,有效元素个数减1
insert 在指定迭代器位置的元素之前插入新元素来扩展容器
erase 从容器中删除单个元素,或一系列元素(迭代器区间[first,last])
swap 交换两个容器的内容
find 查找(注意:这个是算法模块实现,不是vector的成员接口)

① push_back

这个接口的功能很明确,就是在尾部插入数据

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代码测试:

int main()
{
	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 5; i++)
	{
		v.push_back(i);
	}
	for (auto ch : v)
	{
		cout << ch << " ";
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

效果展示:

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② pop_back

对于【pop_back】来说,很明显就是去尾删最后一个元素
 

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代码测试:

int main()
{
	vector<int> v(5, 2);
	for (auto ch : v)
	{
		cout << ch << " ";
	}
	cout << endl;
	for (int i = 0; i < 5; i++)
	{
		v.pop_back();
	}
	for (auto ch : v)
	{
		cout << ch << " ";
	}

	cout << endl;
	return 0;
}

效果展示:

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③ insert

        对于【insert】这个接口来说,重载的方法有很多,读者可以自己下去都试试看,我这里只讲解前两个常用的。

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测试代码:

int main()
{
	int a[] = { 1,2,3,4,5 };
	vector<int> v(a, a + 5);
	// 在第一个位置插入一个 0
	v.insert(v.begin(), 0);
	for (auto ch : v)
	{
		cout << ch << " ";
	}
	cout << endl;

	// 在最后一个位置插入2个 6
	v.insert(v.end(), 2, 6);
	for (auto ch : v)
	{
		cout << ch << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

效果展示:

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④ erase

有插入,那一定有删除,我们来看看【erase】

  • 这里看到有两个重载形式,一个是传递迭代器,另一个则是传递迭代器区间

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代码测试:

int main()
{
	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 6; i++)
	{
		v.push_back(i);
	}

	// 删除指定位置的元素
	v.erase(v.begin());
	for (auto ch : v)
	{
		cout << ch << " ";
	}
	cout << endl;

	// 删除指定区间的元素
	v.erase(v.begin(), v.begin() + 2);
	for (auto ch : v)
	{
		cout << ch << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

效果展示:

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⑤ swap

swap 函数介绍:用 x 的内容交换当前容器的内容,x 是同类型的另一个对象。两个容器大小可能不同。

iterator insert (iterator position, const value_type& val); // 插入单个元素
// 传值传参,形参改变不会影响实参


代码测试:

int main()
{
	vector<int> v1(5, 2);

	vector<int> v2(6, 3);

	swap(v1, v2);

	for (auto ch : v1)
	{
		cout << ch << " ";
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

效果展示:

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⑥ find

       其实对于这个接口而言,是封装在了 <algorithm> 这个头文件中,称作是一种算法

  • 我们一起来看看具体的文档是怎么说的

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  • 有了它相助后,我们要去删除一个指定的数据就容易多了,传入指定的搜索区间和要查找的值,若是返回的迭代器位置没有到达末尾的话,代表找到了这个值,我们去删除这个迭代器即可

代码测试:

int main()
{
	int a[] = { 1,2,3,4,5,1,2,5,8,6 };
	vector<int> v(a, a + 10);

	vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 9);
	if (pos != v.end())
	{
		v.erase(pos);
	}

	for (auto ch : v)
	{
		cout << ch << " ";
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

效果展示:

【C++ STL】vector类最全详解(什么是vector?vector类的常用接口有哪些?),STL,C++,c++,开发语言,c语言,linux,数据结构

 五、共勉

        以下就是我对【C++ STL】vector容器的理解,如果有不懂和发现问题的小伙伴,请在评论区说出来哦,同时我还会继续更新对C++STL库的理解,请持续关注我哦!!! 

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 文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-773132.html

到了这里,关于【C++ STL】vector类最全详解(什么是vector?vector类的常用接口有哪些?)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!

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    ​ ​📝个人主页:@Sherry的成长之路 🏠学习社区:Sherry的成长之路(个人社区) 📖专栏链接:C++学习 🎯 长路漫漫浩浩,万事皆有期待 上一篇博客:【C++】string类常见题目详解(二) —— 把字符串转换成整数、反转字符串、反转字符串 II、反转字符串中的单词 III、字符

    2024年02月11日
    浏览(48)
  • c++系列之string类的常用接口函数

    💗 💗 博客:小怡同学 💗 💗 个人简介:编程小萌新 💗 💗 如果博客对大家有用的话,请点赞关注再收藏 🌞 string时表示字符串的字符类 //使用 string类包含#include 头文件 以及 using namespace std string容量相关接口 (size(),capacity(),clear(),empty) 1.size()是元素个数 //. size()与length()方

    2024年02月10日
    浏览(36)
  • C++:stl:list的常用接口及其模拟实现

    本文主要介绍c++:stl中list常用接口的功能及使用方法,比较list与vector的区别,并对list的常用接口进行模拟实现。 目录 一、list的介绍和使用 1.list介绍 2.list使用 1.list的构造 2.list iterator的使用 3.list 容量相关 4.list元素访问 5.list修改 6.list的迭代器失效 二、list的模拟实现 1.l

    2024年02月07日
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  • [C++] STL_list常用接口的模拟实现

    list文档介绍 list是可以在常数范围内在任意位置进行插入和删除的序列式容器,并且该容器可以前后双向迭代。 list的底层是双向链表结构,双向链表中每个元素存储在互不相关的独立节点中,在节点中通过指针指向其前一个元素和后一个元素。 list与forward_list非常相似:最主

    2024年02月10日
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  • C++学习——vector类的使用

    目录 vector类的介绍: vector类的构造函数:   operator=   operator [ ]    begin end   size resize   capacity reserve   push_back pop_back   insert erase   vector是C++标准模板库中的部分内容,中文偶尔译作“容器”,但并不准确。它是一个多功能的,能够操作多种数据结构和算法的模板类和函数

    2024年02月09日
    浏览(37)
  • 【C++】STL---vector

    vector 是表示可变大小数组的序列容器。 就像数组一样, vector 也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。 本质讲, vector 使用动

    2024年02月11日
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  • C++ STL vector

    目录 一.认识vector 二.vector的使用 1.vector的构造函数 2.vector的迭代器 2.1 begin(),end() 2.2 rbegin(),rend() 2.3 迭代器初始化对象  3. vector 增删查改 3.1push_back(),pop_back() 3.2  insert(),erase() 3.3 operator[]  4.vector 空间控制 4.1 size(),capacity(),empty() 4.2 r

    2024年02月13日
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