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。
💦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
- 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。
- 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。
- 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。
- 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:
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1vector<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:
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:
② at ( )
- 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:
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 |
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; }
💦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
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
- 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】
- 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】
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'; } } }
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
- 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);
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❌
💬 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,即只变化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
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
- 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
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
- 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:
💦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
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:
② pop_back
对于【pop_back】来说,很明显就是去尾删最后一个元素
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:
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。
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:
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
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:
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:
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
- 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:
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!!!
文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-773132.html
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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!