【ONE·C++ || vector （一）】
总言
学习笔记，慢慢补充。
文章目录
- 总言
- 1、整体介绍：
- 2、常用各种接口介绍
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- 2.1、vector的基本结构：构造、析构、赋值
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- 2.1.1、总体情况预览
- 2.1.2、各项函数使用演示
- 2.2、vector增删查改相关
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- 2.2.1、增删查改总览
- 2.2.2、如何在vector中插入、删除、遍历数据
- 2.2.3、front、back函数
- 2.3、vector扩容相关
-
- 2.3.1、容量问题总览
- 2.3.2、resize、reserve函数介绍
- 2.4、其它一些函数介绍
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- 2.4.1、find、insert函数介绍
- 2.4.2、erase函数介绍
- 2.4.3、vector排序问题：sort
- 2.5、一些现象、问题说明
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- 2.5.1、一个问题讨论：vector存储char字符与string的比较
- 2.5.2、vector与string结合使用：vector< string >
- 3、相关练习题：
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- 3.1、只出现一次的数字
- 3.2、杨辉三角：vector
- 3.3、删除有序数组中的重复项
1、整体介绍：
该文章参考网站是cplusplus.com。
1、vector是类模板，其有两个模板参数class T、 class Alloc = allocator。
2、 class Alloc = allocator：空间配置器(内存池)。默认配置了一个缺省参数，由库提供这个内存池。若自己有设计想法，也可自己显示实现。
2、常用各种接口介绍
2.1、vector的基本结构：构造、析构、赋值
2.1.1、总体情况预览
1）、构造函数总览
2）、析构函数总览
vector的析构函数，出了作用域自动调用。
3）、赋值运算符重载总览
赋值运算符重载就涉及到后续深浅拷贝的问题。
4）、小结
上述几个函数中，
①对构造函数，使用最多的是无参构造、拷贝构造。
②对析构函数调用默认的即可，故不用太过理会。
③对赋值运算符重载，偶尔用到。
2.1.2、各项函数使用演示
1）、演示构造函数：
①由下述代码可知，vector是一个类模板，因此需要显示实例化(详细学习请见模板初阶)。
template < class T, class Alloc = allocator<T> >
class vector;
②以下即为常见的vector的构造用法：
void test_vector01()
{
vector<int> v1;//无参构造
vector<int> v2(5, 10);//n个val
vector<int> v3(v2);//拷贝构造
}
③通过调试观测如下：需要注意的是，对于vector的构造函数，后续我们在模拟实现时仍旧要解决深浅拷贝的问题。
2.2、vector增删查改相关
2.2.1、增删查改总览
2.2.2、如何在vector中插入、删除、遍历数据
1）、对数据插入、删除：
根据上述总览，目前我们知道可以使用push_back、pop_back、insert、erase来达成数据的插入删除。
vector <int> v1;//构造一个vector,名为v1
v1.push_back(1);//尾插
v1.push_back(2);
v1.push_back(3);
v1.push_back(4);
2）、对数据的遍历：
方式一：下标+[ ]
相关函数：
代码演示：
//遍历演示
for (size_t i = 0; i < v1.size(); ++i)//vector::size
{
cout << v1[i] << " ";//vector::operator[]
}
cout << endl;
//下标访问，遍历自增
for (size_t i = 0; i < v1.size(); ++i)
{
v1[i]++;
}
//再次遍历
for (size_t i = 0; i < v1.size(); ++i)//vector::size
{
cout << v1[i] << " ";//vector::operator[]
}
cout << endl;
代码演示：
//使用迭代器遍历:需要注意的是这里迭代器对应的vector使用了模板参数
vector<int>::iterator it = v1.begin();
while (it != v1.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
涉及函数：
支持迭代器，就支持范围for：
//使用范围for
for (auto e : v1)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
2.2.3、front、back函数
1）、简介：
获取vector首元素和尾元素。 关于front和back二者的使用请见下述练习3.2。
2.3、vector扩容相关
2.3.1、容量问题总览
2.3.2、resize、reserve函数介绍
1）、扩容机制的验证
//扩容机制验证
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';
}
}
}
此处是以VS2019为例的运行结果：
2）、reserve、rsize介绍
在已知要插入的数据量的情况下，我们可以提前扩容：
void TestVectorExpand()
{
size_t sz;
vector<int> v;
//v.resize(100);//resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size。
v.reserve(100);//reserve只负责开辟空间，可缓解vector增容的代价缺陷问题。
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';
}
}
}
在上述场景中不能使用resize，因为resize在开辟空间的同时进行初始化数据。假如上述场景中使用了resize，相当于我已经在resize的帮助下拥有了100个数据，后续的for循环又为我提供了100个数据。
2.4、其它一些函数介绍
2.4.1、find、insert函数介绍
1）、对algorithm
在vector中，可以看到并没有单独的find函数，是因为我们完全可以用[ ]来做到，另者，如果有需要，algorithm库中提供了find函数。
同理，vector也不像string一样提供流插入、流提取。因为我们对vector的一般是遍历访问，而string有整体打印字符串的需求。
2）、对vector::insert
vector中insert的用法说明：注意iterator position，其使用的是迭代器。
iterator is a member type, defined as a random access iterator type that points to elements.
3）、使用演示
vector <int> v1;//构造一个vector,名为v1
v1.push_back(1);//尾插
v1.push_back(2);
v1.push_back(3);
v1.push_back(4);
//使用find在v1中查找值：范围[v1.begin(),v1.end()),val=3
vector<int>::iterator pos = find(v1.begin(), v1.end(), 3);
if (pos != v1.end())//检查是否找到相关值。此处find的last=v1.end()
{
v1.insert(pos,30);
}
//遍历：用于检测是否成功插入数据
for (auto e : v1)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
4）、一个边界说明
如下图，分析现象并说明原因：
原因：在v1中寻找300，find返回结果为v1.end()下标，相当于尾插。
说明：虽然此处没有明确报错现象，但使用find找到值后最好还是检查一下。
2.4.2、erase函数介绍
1）、对erase
2）、使用演示：
vector <int> v1;//构造一个vector,名为v1
v1.push_back(1);//尾插
v1.push_back(2);
v1.push_back(3);
v1.push_back(4);
//使用find在v1中查找值：范围[v1.begin(),v1.end()),val=3
vector<int>::iterator pos = find(v1.begin(), v1.end(), 3);
if (pos != v1.end())//检查是否找到相关值。此处find的last=v1.end()
{
v1.erase(pos);//删除单个元素
}
//遍历：用于检测是否成功插入数据
for (auto e : v1)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
3）、不检查find返回值情况验证：
如下图所示：报错。
2.4.3、vector排序问题：sort
1）、基本介绍
①sort也是一个函数模板，其底层使用的原理是快排，默认排的是升序。
2）、sort排升序
//乱序
vector <int> v1;
v1.push_back(11);
v1.push_back(23);
v1.push_back(6);
v1.push_back(1);
v1.push_back(9);
v1.push_back(7);
v1.push_back(3);
v1.push_back(15);
//排升序
sort(v1.begin(), v1.end());
//遍历查看
vector<int>::iterator it = v1.begin();
while (it != v1.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
3）、sort排降序
sort排降序涉及到 Compare comp仿函数，此处我们只需要学习使用方法：
两个函数介绍：less、greater
介绍：
less也是一个类模板，int为此处需要的数据类型
greater同上，但使用greater需要包含头文件。
less不需要包含的这个头文件的原因是，sort默认升序。
#include
当然，上述只是一种写法介绍，也可以按照下述写法进行：
sort(v1.begin(), v1.end(), greater<int>());
此处相当于匿名对象的使用。
4）、sort在string中的使用演示
string s("hello string 1144579");
sort(s.begin(), s.end());
cout << s << endl;
sort在string中是按照ASCII码排序的：
也可以排降序：
string s("hello string 1144579");
sort(s.begin(), s.end(), greater<char>());
cout << s << endl;
2.5、一些现象、问题说明
2.5.1、一个问题讨论：vector存储char字符与string的比较
问题描述：
vector<char> v;
string s;
上述二者有什么差异？能否用前者代替后者？
回答：
①string中s后面默认追加\0；
②相比于vector，string中的相关函数比较多，实现功能也更全，比如+=(一个字符/字符串)，流插入流提取，find(查字符串)，比较大小、to_string等。
2.5.2、vector与string结合使用：vector< string >
//void push_back (const value_type& val);
//void push_back (const T& val);
vector<string>strV;
string str1("张龙");
strV.push_back(str1);//深拷贝：push_back中val为什么要加&的原因
strV.push_back(string("赵虎"));//匿名对象：push_back中val为什么要加const的原因
strV.push_back("王朝");//日常使用习惯：隐式类型转换
//for (auto str : strV)
//{
// cout << str << endl;
//}
//1、这里也涉及一个深浅拷贝的问题，所以需要十分谨慎处理
//2、如果不涉及改变内容，可以加上const
for (const auto& str : strV)
{
cout << str << endl;
}
3、相关练习题：
3.1、只出现一次的数字
题源
代码如下：
class Solution {
public:
int singleNumber(vector<int>& nums) {
int value=0;
for(auto e:nums)
{
value^=e;//异或
}
return value;
}
};
要满足时间复杂度O(n)，空间复杂度O(1)，最简单的方式就是使用异或。
其余不满足上述条件下，也可以使用排序遍历、直接遍历等方法。
3.2、杨辉三角：vector> 嵌套使用
题源
关键点： 理解vector的含义。
代码如下：
class Solution {
public:
vector<vector<int>> generate(int numRows) {
vector<vector<int>> vv;//定义一个vector>类型的数据
vv.resize(numRows);//第一次开辟空间：numRows，表示总行数(整体大小)
for(size_t i=0;i<numRows;i++)//对每行预处理：空间大小、边界数值
{
vv[i].resize(i+1,0);//第二次开辟空间，表示初始化杨辉三角的每行大小
vv[i].front()=vv[i].back()=1;//杨辉三vv.size()角每行首尾数据为1
//vv[i].resize(i+1,1);//上述代码也可以合并为一行实现
}
for(size_t i=2;i<vv.size();i++)//对每行的中间数据做处理：第i行第j个元素=第i-1行第j=1个元素+第i-1行第j个元素
{
for(size_t j=1;j<i;j++)
{
vv[i][j]=vv[i-1][j-1]+vv[i-1][j];
}
}
return vv;
}
};
对vv[i][j]的理解如下：双层嵌套
3.3、删除有序数组中的重复项
题源
1）、写法说明
此题我们曾用C语言写过:
int removeDuplicates(int* nums, int numsSize){
int src,det;
det=0;src=1;
while(src<numsSize)
{
if(nums[src]!=nums[det])
{
nums[++det]=nums[src];
}
src++;
}
return det+1;
}
如果用C++写呢？
使用vector下，本质区别还是不变。
class Solution {
public:
int removeDuplicates(vector<int>& nums) {
int src,det;
det=0;src=1;
while(src<nums.size())
{
if(nums[src]!=nums[det])
{
nums[++det]=nums[src];
}
src++;
}
return det+1;
}
};
2）、一点扩展
在上述用C++写的代码中，我们只是做了挪动数据的处理，假如我们要求挪动数据后，并把之后那些无效数据都删除，该如何操作呢？
此处就可以借助vector中的resize函数：当我们输入的n小于原先vector的size时，会保留n个数据空间，并把n之后的容量空间删除。
nums.riseze(det+1);//此处det+1是因为我们输入的n是数据个数，而det标记的是下标。