C++ vector类详解
转自http://blog.csdn.net/whz_zb/article/details/6827999
vector简介
vector是STL中最常见的容器，它是一种顺序容器，支持随机访问。vector是一块连续分配的内存，从数据安排的角度来讲，和数组极其相似，不同的地方就是：数组是静态分配空间，一旦分配了空间的大小，就不可再改变了；而vector是动态分配空间，随着元素的不断插入，它会按照自身的一套机制不断扩充自身的容量。
vector的扩充机制：按照容器现在容量的一倍进行增长。vector容器分配的是一块连续的内存空间，每次容器的增长，并不是在原有连续的内存空间后再进行简单的叠加，而是重新申请一块更大的新内存，并把现有容器中的元素逐个复制过去，然后销毁旧的内存。这时原有指向旧内存空间的迭代器已经失效，所以当操作容器时，迭代器要及时更新。
vector的数据结构
vector数据结构，采用的是连续的线性空间，属于线性存储。他采用3个迭代器_First、_Last、_End来指向分配来的线性空间的不同范围，下面是声明3个迭代器变量的源代码。
template<class _Ty, class _A= allocator< _Ty> >
class vector{
...
protected:
iterator _First, _Last, _End;
};
_First指向使用空间的头部，_Last指向使用空间大小（size）的尾部，_End指向使用空间容量（capacity）的尾部。例如：
int data[6]={3,5,7,9,2,4};
vector<int> vdata(data, data+6);
vdata.push_back(6);
...
vector初始化时，申请的空间大小为6，存放下了data中的6个元素。当向vdata中插入第7个元素“6”时，vector利用自己的扩充机制重新申请空间，数据存放结构如图1所示：
图1 扩充后的vector内存结构
简单描述一下。当插入第7个元素“6”时，vector发现自己的空间不够了，于是申请新的大小为12的内存空间（自增一倍），并将前面已有数据复制到新空间的前部，然后插入第7个元素。此时_Last迭代器指向最后一个有效元素，而_End迭代器指向vector的最后有效空间位置。我们利用vector的成员函数size可以获得当前vector的大小，此时为7；利用capacity成员函数获取当前vector的容量，此时为12。
vector容器类型
explicit vector(); // 默认构造函数，vector对象为空
explicit vector(size_type n, const T& v = T()); // 创建有n个元素的vector对象
vector(const vector& x);
vector(const_iterator first, const_iterator last);
注：vector容器内存放的所有对象都是经过初始化的。如果没有指定存储对象的初始值，那么对于内置类型将用0初始化，对于类类型将调用其默认构造函数进行初始化（如果有其它构造函数而没有默认构造函数，那么此时必须提供元素初始值才能放入容器中）。
vector<string> v1; // 创建空容器，其对象类型为string类
vector<string> v2(10); // 创建有10个具有初始值（即空串）的string类对象的容器
vector<string> v3(5, "hello"); // 创建有5个值为“hello”的string类对象的容器
vector<string> v4(v3.begin(), v3.end()); // v4是与v3相同的容器（完全复制）
bool empty() const; // 如果为容器为空，返回true；否则返回false
size_type max_size() const; // 返回容器能容纳的最大元素个数
size_type size() const; // 返回容器中元素个数
size_type capacity() const; // 容器能够存储的元素个数，有：capacity() >= size()
void reserve(size_type n); // 确保capacity() >= n
void resize(size_type n, T x = T()); // 确保返回后，有：size() == n；如果之前size()<n，那么用元素x的值补全。
const_reference front() const;
reference back(); // 返回容器中最后一个元素的引用（容器必须非空）
const_reference back() const;
const_reference operator[](size_type pos) const;
reference at(size_type pos); // 返回下标为pos的元素的引用；如果下标不正确，则抛出异常out_of_range
const_reference at(size_type pos) const;
void push_back(const T& x); // 向容器末尾添加一个元素
void pop_back(); // 弹出容器中最后一个元素（容器必须非空）
iterator insert(iterator it, const T& x = T()); // 在插入点元素之前插入元素（或者说在插入点插入元素）
void insert(iterator it, size_type n, const T& x); // 注意迭代器可能不再有效（可能重新分配空间）
void insert(iterator it, const_iterator first, const_iterator last);
iterator erase(iterator first, iterator last); // 注意：删除元素后，删除点之后的元素对应的迭代器不再有效。
void assign(const_iterator first, const_iterator last);
iterator begin();
const_iterator end() const;
iterator end();
reverse_iterator rbegin();
const_reverse_iterator rend() const;
reverse_iterator rend();
注：其实只需要实现operator==和operator!=就可以了，其它可以根据这两个实现。因为，operator!= (lhs, rhs) 就是 !(lhs == rhs)，operator<=(lhs, rhs) 就是 !(rhs < lhs)，operator>(lhs, rhs) 就是 (rhs < lhs)，operator>=（lhs, rhs) 就是 !(lhs, rhs)。
vector类的迭代器除了支持通用的前缀自增运算符外，还支持算术运算：it + n、it - n、it2 - it1。注意it2 - it1返回值为difference_type（signed类型）。
|
1.vector 的数据的存入和输出： #include<stdio.h> using namespace std; void main() { int i = 0; vector<int> v; for( i = 0; i < 10; i++ ) { v.push_back( i );//把元素一个一个存入到vector中 } for( i = 0; i < v.size(); i++ )//v.size() 表示vector存入元素的个数 { cout << v[ i ] << " "; //把每个元素显示出来 } cout << endl; } 注：你也可以用v.begin()和v.end() 来得到vector开始的和结束的元素地址的指针位置。你也可以这样做： vector<int>::iterator iter; for( iter = v.begin(); iter != v.end(); iter++ ) { 2. 对于二维vector的定义。 1)定义一个10个vector元素，并对每个vector符值1-10。 #include<stdio.h> using namespace std; void main() //定义一个二维的动态数组，有10行，每一行是一个用一个vector存储这一行的数据。 所以每一行的长度是可以变化的。之所以用到vector<int>(0)是对vector初始化，否则不能对vector存入元素。 for( j = 0; j < 10; j++ ) for( j = 0; j < 10; j++ ) 2)定义一个行列都是变化的数组。 #include<stdio.h> using namespace std; void main() vector< vector<int> > Array; for( j = 0; j < 10; j++ )
v.insert(v.begin() + 6, 1, 5);
|
程序说明：上面第3个程序中用了三个循环输出容器中的元素，每个循环的遍历方式是不一样的。特别需要说明的是，第二个循环在条件判断中使用了size() 函数，而不是在循环之前先保存在变量中再使用。之所以这样做，有两个原因：其一，如果将来在修改程序时，在循环中修改了容器元素个数，这个循环仍然能很好 地工作，而如果先保存size()函数值就不正确了；其二，由于这些小函数（其实现只需要一条返回语句）基本上都被声明为inline，所以不需要考虑效率问题。
附录1
vector是一个标准库中的容器，使用时需要包含#include <vector>头文件。
vector是一个类模板而不是一种数据类型，对它的定义，需要指定类型。
vector(向量)是 C++中的一种数据结构,确切的说是一个类.它相当于一个动态的数组,
当程序员无法知道自己需要的数组的规模多大时,用其来解决问题可以达到最大节约空间的目的.
1、vector对象的定义和初始化
vector类定义了好几种构造函数，并且与string类型相类似，如下所示：
| 操作调用方式 |
操作说明 |
| Vector<T> v1; |
Vector保存类型为T的对象。默认构造函数v1为空 |
| Vector<T> v2(v1); |
V2是v1的一个副本 |
| Vector<T> v3(n , i); |
V3包含n个值为i的元素 |
| Vector<T> v4(n); |
V4含有值初始化的元素的n个副本 |
注：对C++的容器来说，动态添加元素的效率，要比直接静态初始化元素的效率高
例1.1 :声明一个int向量以替代一维的数组:vector <int> a;(等于声明了一个int数组a[],大小没有指定,可以动态的向里面添加删除)。
例1.2: 用vector代替二维数组.其实只要声明一个一维数组向量即可,而一个数组的名字其实代表的是它的首地址,所以只要声明一个地址的向量即可,即:vector <int *> a.同理想用向量代替三维数组也是一样,vector <int**>a;再往上面依此类推.
备注:
在用vector的过程中我碰到了一个问题,特此列出讨论:
1)
vector <int > a;
int b = 5;
a.push_back(b);
此时若对b另外赋值时不会影响a[0]的值
2)
vector <int*> a;
int *b;
b= new int[4];
b[0]=0;
b[1]=1;
b[2]=2;
a.push_back(b);
delete b; //释放b的地址空间
for(int i=0 ; i <3 ; i++)
{
cout<<a[0][i]<<endl;
}
此时输出的值并不是一开始b数组初始化的值,而是一些无法预计的值.
分析:根据1) 2)的结果,可以想到,在1)中, 往a向量中压入的是b的值,即a[0]=b,此时a[0]和b是存储在两个不同的地址中的.因此改变b的值不会影响a[0];而在2)中,因为是把一个地址(指针)压入向量a,即a[0]=b,因此释放了b的地址也就释放了a[0]的地址,因此a[0]数组中存放的数值也就不得而知了.
2、vector对象的操作
vector标准库提供了许多类似于string对象的操作，如下所示是一部分：
| 操作调用方式 |
操作说明 |
| v.empty() |
判断v是否为空 |
| v.size() |
返回v中元素的个数 |
| v.push_back(t) |
向v的末尾添加一个元素 |
| V[n] |
返回v中位置为n的元素 |
| V1 = v2 |
把v1中元素替换为v2中元素副本 |
| V1==v2 |
判断是否相等 |
| !=, <, <=, >, >= |
直接用于vector对象的相互比较 |
1.push_back 在数组的最后添加一个数据
2.pop_back 去掉数组的最后一个数据
3.at 得到编号位置的数据
4.begin 得到数组头的指针
5.end 得到数组的最后一个单元+1的指针
6．front 得到数组头的引用
7.back 得到数组的最后一个单元的引用
8.max_size 得到vector最大可以是多大
9.capacity 当前vector分配的大小
10.size 当前使用数据的大小
11.resize 改变当前使用数据的大小，如果它比当前使用的大，者填充默认值
12.reserve 改变当前vecotr所分配空间的大小
13.erase 删除指针指向的数据项
14.clear 清空当前的vector
15.rbegin 将vector反转后的开始指针返回(其实就是原来的end-1)
16.rend 将vector反转构的结束指针返回(其实就是原来的begin-1)
17.empty 判断vector是否为空
18.swap 与另一个vector交换数据
注，以下是一些需要注意的地方
Ø vector和string一样，长度、下标等类型是size_type，但是vector获取size_type时，需要指定类型，如vector<int>::size_type这样的方式
Ø vector的下标操作，例如v[i]，只能用于操作已经存在的元素，可以进行覆盖、获取等，但是不能通过v[i++]这种方式来给一个vector容器添加元素，该功能需要用push_back操作完成，下标不具备该功能
Ø C++程序员习惯优先使用！=而不是<来编写循环判断条件
附录2
C++ vector 排序
C++中当 vector 中的数据类型为基本类型时我们调用std::sort函数很容易实现 vector中数据成员的升序和降序排序，然而当vector中的数据类型为自定义结构体类型时，我们该怎样实现升序与降序排列呢？有两种方法，下面的例子能很好的说明： 方法1：
我们直接来看代码吧，比较简单，容易理解：
#include “stdafx.h”
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <functional>
using namespace std;
struct AssessTypeInfo
{
unsigned int m_uiType; //类型ID
char m_szName[64]; //类型名称
unsigned int m_uiTotal; //总分数
bool operator < (const AssessTypeInfo& rhs ) const //升序排序时必须写的函数
{
return m_uiType < rhs.m_uiType;
}
bool operator > (const AssessTypeInfo& rhs ) const //降序排序时必须写的函数
{
return m_uiType > rhs.m_uiType;
}
}
int main()
{
vector<AssessTypeInfo > ctn ;
AssessTypeInfo a1;
a1.m_uiType=1;
AssessTypeInfo a2;
a2.m_uiType=2;
AssessTypeInfo a3;
a3.m_uiType=3;
ctn.push_back(a1);
ctn.push_back(a2);
ctn.push_back(a3);
//升序排序
sort(ctn.begin(), ctn.end(),less<AssessTypeInfo>()) ; //或者sort(ctn.begin(), ctn.end()) 默认情况为升序
for ( int i=0; i<3; i++ )
printf(”%d\n”,ctn[i].m_uiType);
//降序排序
sort(ctn.begin(), ctn.end(),greater<AssessTypeInfo>()) ;
for ( int i=0; i<3; i++ )
printf(”%d\n”,ctn[i].m_uiType);
return 0 ;
}
以上方法就可以实现升序排序，输出结果为 1 2 3
降序排序结果3 2 1。
方法2 ： 不修改结构体或类的定义部分，我们用函数对象来实现：
#include “stdafx.h”
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <functional>
using namespace std;
struct AssessTypeInfo
{
unsigned int m_uiType; //类型ID
char m_szName[64]; //类型名称
unsigned int m_uiTotal; //总分数
};
bool lessmark(const AssessTypeInfo& s1,const AssessTypeInfo& s2)
{
return s1.m_uiType < s2.m_uiType;
}
bool greatermark(const AssessTypeInfo& s1,const AssessTypeInfo& s2)
{
return s1.m_uiType > s2.m_uiType;
}
int main()
{
vector<AssessTypeInfo > ctn ;
AssessTypeInfo a1;
a1.m_uiType=1;
AssessTypeInfo a2;
a2.m_uiType=2;
AssessTypeInfo a3;
a3.m_uiType=3;
ctn.push_back(a1);
ctn.push_back(a2);
ctn.push_back(a3);
sort(ctn.begin(), ctn.end(),lessmark) ; //升序排序
for ( int i=0; i<3; i++ )
printf(”%d\n”,ctn[i].m_uiType);
sort(ctn.begin(), ctn.end(),greatermark) ; //降序排序
return 0 ;
}
以上方法就可以实现升序排序，输出结果为 1 2 3
降序排序结果3 2 1。
方法2是一种比较简单的方法。
以上两种方法您可根据您自己的需求选择，并且以上两种方法在VC++6.0环境下编译通过，也是自己在实践过程中的总结，如有不妥的地方，欢迎您指出，至于为什么这样使用，请参考 stl算法中sort 部分。
(6)C++ Vector排序
- vector< int > vi ;
- vi.push_back(1);
- vi.push_back(3);
- vi.push_back(0);
- sort(vi.begin() , vi.end()); /// /小到大
- reverse(vi.begin(),vi.end()) /// 从大道小
(7)顺序访问
- vector < int > vi ;
- for( int i = 0 ; i < 10 ; i ++)
- {
- vector.push_back(i);
- }
- for(int i = 0 ; i < 10 ; i ++) /// 第一种调用方法
- {
- cout <<vector[i] <<" " ;
- }
- for(vector<int>::iterator it = vi.begin() ;
- it !=vi.end() ; it++) ///第二种调用方法
- {
- cout << *it << " " ;
- }
(8)寻找
- vector < int > vi ;
- for( int i = 0 ; i < 10 ; i ++)
- {
- vector.push_back(i);
- }
- vector < int >::interator it = find(vi.begin() , vi.end,3) ;
- cout << *it << endl ; ///返回容器内找到值的位置。
(9)使用数组对C++ Vector进行初始化
- int i[10] ={1,2,3,4,5,6,7,78,8} ;
- ///第一种
- vector<int> vi(i+1,i+3); ///从第2个元素到第三个元素
- for(vector <int>::interator it = vi.begin() ;
- it != vi.end() ; it++)
- {
- cout << *it <<" " ;
- }
(10) 结构体类型
- struct temp
- {
- public :
- string str ;
- public :
- int id ;
- }tmp
- int main()
- {
- vector <temp> t ;
- temp w1 ;
- w1.str = "Hellowor" ;
- w1.id = 1 ;
- t.push_back(t1);
- cout << w1.str << "," <<w1.id <<endl ;
- return 0 ;
- }