C++STL：vector容器详解

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1. vector容器基本概念

功能：

• vector数据结构和数组非常相似，也成为单端数组。

vector与普通数组的区别：

• 不同之处在于数组是静态空间，而vector可以动态扩展。

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容器的迭代器是支持随机访问的迭代器。

2. vector构造函数

功能描述：

• 创建vector容器

函数原型：

• vector 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())（前闭后开）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
#include
using namespace std;
void printVector(vector<int>& v){
    for(vector<int>::iterator it=v.begin();it!=v.end();it++){
        cout<<*it<<" ";
    }
    cout<<endl;
}
//vector容器构造
void test1(){
    vector<int> v1;//默认构造，无参构造
    for(int i=0;i<10;i++){
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);
    //通过区间方式进行构造
    vector<int> v2(v1.begin(),v1.end());
    printVector(v2);
    //n个elem方式构造
    vector<int> v3(10,100);
    printVector(v3);
    //拷贝构造
    vector<int> v4(v3);
    printVector(v4);
}
int main(){
    test1();
    system("pause");
    return 0;
}

3. vector赋值操作

功能描述：

• 给vector容器进行赋值。

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。

示例：

#include
#include
using namespace std;
void printVector(vector<int>& v){
    for(vector<int>::iterator it=v.begin();it!=v.end();it++){
        cout<<*it<<" ";
    }
    cout<<endl;
}
//vector赋值
void test1(){
    vector<int> v1;
    for(int i=0;i<10;i++){
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);
    //赋值 operator=
    vector<int> v2;
    v2=v1;
    printVector(v2);
    //assign
    vector<int> v3;
    v3.assign(v1.begin(),v1.end());
    printVector(v3);
    //n个elem方式赋值
    vector<int> v4;
    v4.assign(10,100);
    printVector(v4);
}
int main(){
    test1();
    system("pause");
    return 0;
}

4. vector容量和大小

功能描述：

• 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
#include
using namespace std;
void printVector(vector<int>& v){
    for(vector<int>::iterator it=v.begin();it!=v.end();it++){
        cout<<*it<<" ";
    }
    cout<<endl;
}
//vector容量和大小
void test1(){
    vector<int> v1;
    for(int i=0;i<10;i++){
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);
    if(v1.empty()){//为真代表容器为空
        cout<<"v1为空"<<endl;
    }else{
        cout<<"v1不为空"<<endl;
        cout<<"v1的容量为："<<v1.capacity()<<endl;
        cout<<"v1的大小为："<<v1.size()<<endl;
    }
    //重新指定大小
    // v1.resize(15);
    // printVector(v1);//如果重新指定的比原来长了，默认用0填充
    v1.resize(15,100);//利用重载版本可以指定默认填充值
    printVector(v1);
    v1.resize(5);//如果重新指定的大小比原来短，超出部分会删除
    printVector(v1);
}
int main(){
    test1();
    system("pause");
    return 0;
}

5. vector插入和删除

功能描述：

• 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();//删除容器中的所有元素

示例：

#include
#include
using namespace std;
//vector插入和删除
void printVector(vector<int>& v){
    for(vector<int>::iterator it=v.begin();it!=v.end();it++){
        cout<<*it<<" ";
    }
    cout<<endl;
}
void test1(){
    vector<int> v1;
    //尾插
    v1.push_back(10);
    v1.push_back(20);
    v1.push_back(30);
    v1.push_back(40);
    v1.push_back(50);
    //遍历
    printVector(v1);
    //尾删
    v1.pop_back();
    printVector(v1);
    //插入 第一个参数是迭代器
    v1.insert(v1.begin(),100);
    printVector(v1);
    v1.insert(v1.begin(),2,1000);
    printVector(v1);
    //删除 参数也是迭代器
    v1.erase(v1.begin());
    printVector(v1);
    //清空
    // v1.erase(v1.begin(),v1.end());
    // printVector(v1);
    v1.clear();
    printVector(v1);
}
int main(){
    test1();
    system("pause");
    return 0;
}

小结：

• 尾插 —— push_back
• 尾删 —— pop_back
• 插入 —— insert（位置迭代器）
• 删除 —— erase（位置迭代器）
• 清空 —— clear

6. vector数据存取

功能描述：

• 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所指的元素
• 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
#include
using namespace std;
//vector数据存取
void test1(){
    vector<int> v1;
    for(int i=0;i<10;i++){
        v1.push_back(i);
    }
    //利用[]方式访问数组中元素
    for(int i=0;i<v1.size();i++){
        cout<<v1[i]<<" ";
    }
    cout<<endl;
    //利用at方式访问元素
    for(int i=0;i<v1.size();i++){
        cout<<v1.at(i)<<" ";
    }
    cout<<endl;
    //获取第一个元素
    cout<<"第一个元素为："<<v1.front()<<endl;
    //获取最后于个元素
    cout<<"最后一个元素为："<<v1.back()<<endl;
}
int main(){
    test1();
    system("pause");
    return 0;
}

小结：

• 除了用迭代器获取vector容器中的元素，[]和at也可以。
• front返回容器第一个元素。
• back返回容器最后一个元素。

7. vector互换容器

功能描述：

• 实现两个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
#include
using namespace std;
//vector容器互换
void printVector(vector<int>& v){
    for(vector<int>::iterator it=v.begin();it!=v.end();it++){
        cout<<*it<<" ";
    }
    cout<<endl;
}
//1.基本使用
void test1(){
    vector<int> v1;
    for(int i=0;i<10;i++){
        v1.push_back(i);
    }
    cout<<"交换前："<<endl;
    printVector(v1);
    vector<int> v2;
    for(int i=10;i>0;i--){
        v2.push_back(i);
    }
    printVector(v2);
    cout<<"交换后："<<endl;
    v1.swap(v2);
    printVector(v1);
    printVector(v2);
}
//2.实际用途
//巧用swap可以收缩内存空间
void test2(){
    vector<int> v;
    for(int i=0;i<10000;i++){
        v.push_back(i);
    }
    cout<<"v的容量为："<<v.capacity()<<endl;
    cout<<"v的大小为："<<v.size()<<endl;
    v.resize(3);//重新指定大小
    cout<<"v的容量为："<<v.capacity()<<endl;
    cout<<"v的大小为："<<v.size()<<endl;
    //巧用swap收缩内存空间
    vector<int>(v).swap(v);//匿名对象
    cout<<"v的容量为："<<v.capacity()<<endl;
    cout<<"v的大小为："<<v.size()<<endl;
}
int main(){
    // test1();
    test2();
    system("pause");
    return 0;
}

注意：

我们着重看一下这行代码：vector(v).swap(v);//匿名对象

• vector(v)是指创建了一个匿名对象。该对象没有名字，利用拷贝构造将v赋给了该匿名对象。此时容器v和匿名对象所指向的内存如下图示意：

  

• vector(v).swap(v)匿名对象调用容器交换函数后，容器v和匿名对象所指向的内存如下图示意：

  

• 匿名对象x在当前行执行完后，它所占用的内存空间自动被系统回收。

小结：

• swap可以使两个容器互换，可以达到实用的收缩内存的效果

8. vector预留空间

功能描述：

• 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。

示例：

#include
#include
using namespace std;
//vector预留空间
void test1(){
    vector<int> v;
    int num=0;//统计内存开辟次数
    int * p=NULL;
    for(int i=0;i<100000;i++){
        v.push_back(i);
        if(p!=&v[0]){
            p=&v[0];
            num++;
        }
    }
    cout<<"num="<<num<<endl;
}
int main(){
    test1();
    system("pause");
    return 0;
}

如果采用预留空间的方法：

#include
#include
using namespace std;
//vector预留空间
void test1(){
    vector<int> v;
    //利用reserve(100000)预留空间
    v.reserve(100000);
    int num=0;//统计内存开辟次数
    int * p=NULL;
    for(int i=0;i<100000;i++){
        v.push_back(i);
        if(p!=&v[0]){
            p=&v[0];
            num++;
        }
    }
    cout<<"num="<<num<<endl;
}
int main(){
    test1();
    system("pause");
    return 0;
}

小结：

• 如果数据量较大，可以一开始利用reserve预留空间。

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参考视频：https://www.bilibili.com/video/BV1et411b73Z?p=197