Day08 C++STL入门基础知识五——vector容器(下) 插入删除-数据存取-交换容器-预留空间【全面深度剖析+例题代码展示】

More haste, less speed. 欲速则不达

1. 承接上文

本文为vector容器下篇，会讲到插入-删除-数据存取-交换容器-预留空间5部分，废话少说，开始！
上一篇在这捏http://t.csdn.cn/842oC

2. 插入操作

2.1 函数原型(总括)

• 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pos位置pos插入count个元素ele

2.2 尾插尾删

2.2.1 操作

• push_back(ele); 尾部插入元素ele
• pop_back() 删除最后一个元素
• 直接使用push_back和pop_back即可

2.2.2 代码展示

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
#include
#include
using namespace std;
//vector容器插入和删除
void vectorPrint(vector<int> v) {
	for (auto &p : v) {
		cout << p << " ";
	}
	cout << endl;
}
void text01() {
	vector<int> v;
	
	//尾部插入
	v.push_back(10);
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);
	v.push_back(40);
	v.push_back(50);
	
	//遍历打印
	vectorPrint(v);
	
	//尾部删除
	v.pop_back();
	vectorPrint(v);
}
int main(){
	text01();
	return 0;
}

2.2.3 测试结果

2.3 迭代器插入

2.3.1 操作

• insert(const_iterator pos, ele); 迭代器指向位置pos插入元素ele
  • 使用迭代器插入时，【第一个参数为迭代器，第二个为插入值】
• insert(const_iterator pos, int count, ele); 迭代器指向pos位置pos插入count个元素ele
  • 当为重载版本时，可以在迭代器指定位置插入多个相同的值

2.3.2 代码展示

#include
#include
#include
using namespace std;
//vector容器插入和删除
void vectorPrint(vector<int> v) {
	for (auto &p : v) {
		cout << p << " ";
	}
	cout << endl;
}
void text01() {
	vector<int> v;
	
	//尾部插入
	v.push_back(10);
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);
	v.push_back(40);
	v.push_back(50);
	
	//遍历打印
	vectorPrint(v);
	
	//尾部删除
	v.pop_back();
	vectorPrint(v);

	//使用迭代器插入【第一个参数为迭代器，第二个为插入值】
	v.insert(v.begin(), 100);
	cout << "在开头插入100后:";
	vectorPrint(v);

	//重载版本可以在迭代器指定位置插入多个相同的值
	v.insert(v.begin(), 3, 200);
	cout << "在开头插入3个200后:";
	vectorPrint(v);

}

int main() {
	text01();
	return 0;
}

2.3.3 测试结果

2.4 think小思考

2.4.1 小疑问

既然会学尾插和迭代器插入了，但这只能是在头部或尾部进行插入，那怎么样才能在中间的某一位置实现插入呢？？？

2.4.2 思路

其实我们可以提过对迭代器的移动来选择插入的位置【迭代器的±意为着指针的移动，所以可以进行位置的移动】

2.4.3 代码展示

#include
#include
#include
using namespace std;
//vector容器插入
void vectorPrint(vector<int> v) {
	for (auto &p : v) {
		cout << p << " ";
	}
	cout << endl;
}
void text01() {
	vector<int> v;
	
	//尾部插入
	v.push_back(10);
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);
	v.push_back(40);
	v.push_back(50);
	
	//遍历打印
	vectorPrint(v);
	
	//尾部删除
	v.pop_back();
	vectorPrint(v);

	//使用迭代器插入【第一个参数为迭代器，第二个为插入值】
	v.insert(v.begin(), 100);
	cout << "在开头插入100后:";
	vectorPrint(v);

	//重载版本可以在迭代器指定位置插入多个相同的值
	v.insert(v.begin(), 3, 200);
	cout << "在开头插入3个200后:";
	vectorPrint(v);

	v.insert(v.begin() + 3, 99);
	cout << "在第3个元素后插入一个99： ";
	vectorPrint(v);
	v.insert(v.begin() + 2, 3, 520);
	cout << "在第2个元素后插入3个520： ";
	vectorPrint(v);

}


int main() {
	text01();
	return 0;
}

2.4.4 测试结果

3. 删除操作

3.1 函数原型

• erase(const_iterator pos); 删除迭代器所指向的元素
• erase(const_iterator start, const_iterator end); 删除迭代器从start到end之间的元素
• erase(const_iterator start+pos, const_iterator end); 删除迭代器从pos到end之间的元素
• clear(); 删除容器中所有元素

3.2 代码展示

#include
#include
#include
using namespace std;
//删除
void text02() {
	vector<int> v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);
	v.push_back(40);
	v.push_back(50);

	//尾删
	v.pop_back();
	cout << "尾删完之后：";
	vectorPrint(v);

	//删除
	v.erase(v.begin()+2, v.end());
	cout << "保留前两个数： ";
	vectorPrint(v);

	//clear清空
	v.clear();
	cout << "清空后：";
	vectorPrint(v);

}
int main() {
	text01();
	text02();

	return 0;
}

3.3 测试结果

4. 数据存取

4.1 函数原型(总括)

• at(int idx); 返回索引idx所指的数据
• operator[ ]; 返回索引idx所知的数据
• front(); 返回容器中的第一个数据元素
• back(); 返回容器中最后一个数据元素

4.2 [ ]访问

4.2.1 操作

• at(int idx); 返回索引idx所指的数据

4.2.2 代码展示

#include
#include
#include
using namespace std;
void text03() {
	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		v.push_back(i);
	}

	//利用[ ]访问
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		cout << v[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}
int main(){
	text03();
}

4.3 测试结果

4.3 at访问

4.3.1 操作

• operator[ ]; 返回索引idx所知的数据

4.3.2 代码展示

#include
#include
#include
using namespace std;
void text04() {
	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		v.push_back(i);
	}
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		cout << v.at(i) << " ";
	}
	cout << endl;
}
int main() {
	text04();

	return 0;
}

4.3.3 测试结果

4.4 front()与back()

4.4.1 操作

• front(); 返回容器中的第一个数据元素
• back(); 返回容器中最后一个数据元素

v.front()和之前讲的v.begin()、v.back()和v.end()有什么区别呢???
答案是front()和back()指的是第一个和最后一个的数值，而begin()和end()是第一个元素和最后一个元素的地址，供迭代器访问。

4.4.2 代码展示

#include
#include
#include
using namespace std;
void text05() {
	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		v.push_back(i);
	}
	cout << "第一个元素为：" << v.front() << endl;
	cout << "最后一个元素为：" << v.back() << endl;
	cout << endl;
}
int main() {
	text05();
	return 0;
}

4.4.3 测试结果

5. 互换容器

5.1 函数原型

• swap(vec); 将vec与本身元素互换

5.2 基本使用

5.2.1 代码展示

#include
#include
#include
using namespace std;
void text06() {
	vector<int> v1;
	cout << "交换前：" << endl;
	for(int i=0;i<10;i++){
		v1.push_back(i);
	}
	cout << "v1=";
	vectorPrint(v1);

	vector<int> v2;
	for (int i = 9; i >= 0; i--) {
		v2.push_back(i);
	}
	cout << "v2=";
	vectorPrint(v2);

	cout << "交换后：" << endl;
	v1.swap(v2);

	cout << "v1=";
	vectorPrint(v1);
	cout << "v2=";
	vectorPrint(v2);
}

int main() {
	text06();

	return 0;
}

5.2.2 测试结果

5.3 实际用途

• 巧用swap可以收缩内存空间

5.3.1 操作

• vector (v) 指的是匿名对象【相当于拷贝构造函数创建了个新的对象，只是没有给新对象的名称而已】
• vector (v)匿名对象会按照v的目前所有的元素个数来初始化容量和大小
• vector (v).swap(v); swap将匿名对象和v地址进行互换，使指针指向新的对象(匿名对象)
• 交换后的匿名对象存有大量浪费的空间，我们不用担心，系统会自动回收的

5.3.2 代码展示

#include
#include
#include
using namespace std;
//实际用途
void text07() {
	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 10000; i++) {
		v.push_back(i);
	}
	int cap=v.capacity();
	int size = v.size();
	cout << "v的容量为：" << cap << endl;
	cout << "v的大小为：" << size << endl;

	v.resize(8);
	cap = v.capacity();
	size = v.size();
	cout << "v的容量为：" << cap << endl;
	cout << "v的大小为：" << size << endl;

	//巧用swap收缩内存
	vector<int>(v).swap(v);
	cap = v.capacity();
	size = v.size();
	cout << "v的容量为：" << cap << endl;
	cout << "v的大小为：" << size << endl;
}


int main() {
	text07();

	return 0;
}

5.3.3 图解

5.3.4 测试结果

6. 预留空间

6.1 功能描述

• 减少vector在动态扩容时的扩展次数
• 【 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】

6.2 函数原型

• reserve(int len); 容器预留len个元素，预留位置不初始化，元素不可访问

6.3 抛砖引玉

6.3.1 引出一个小问题

通过上节，我们都知道存入数据时，当超过容器的内存空间时，系统会动态扩展，即自动释放原来的内存空间，重新开辟一个更大的内存空间来供存储。但假如我们要存储十万个数，我们该如何知道系统一共开辟多少次呢？？？

6.3.2 思路

1. First

我们要想知道统计多少次，就要弄清楚每次开辟新空间，变化了什么，我们只需要找到发生变化的次数，即为重新开辟空间的次数。

2. Second

我们继续思考，那每次开辟内存空间，什么发生变化了呢？？不妨思考开辟内存的本质——因为不能保证原有内存物理地址紧跟的空间是有效的，可能被其他东西占用，所以内置程序是重新开辟空间。所以，先释放掉旧内存，申请开辟一块新的内存空间，貌似是内存空间的地址发生了改变!!!

3. Third

弄清楚是地址发生改变，一切都好说了，我们只需要定义一个指针p，让p指向开辟的内存空间的首地址，只要p不再等于该内存的首地址了，说明p啊外面已经有人了，不想要你了，那么sum++；最后输出sum即可。

6.3.3 代码展示

#include
#include
#include
using namespace std;
void text08() {
	//预留空间
	vector<int> v;

	int num = 0, *p=NULL;
	for (int i = 0; i < 100000; i++) {
		v.push_back(i);
		if (p != &v[0]) {	//	由于v是个对象，不是数组，所以不能直接写p!=v[0]，需要加&。写成&v.at(0)也是一样的；
			p = &v[0];
			num++;
		}
	}
	cout << num<<endl;
}

int main() {
	text08();

	return 0;
}

6.3.4 结果展示

6.4 reserve()

6.4.1 操作

• 利用reserve来预留空间

6.4.2 代码展示(接6.3的小问题)

#include
#include
#include
using namespace std;
void text08() {
	//预留空间
	vector<int> v;
	v.reserve(100000); //直接预留一个100000的空间
	int num = 0, *p=NULL;
	for (int i = 0; i < 100000; i++) {
		v.push_back(i);
		if (p != &v[0]) {	//	由于v是个对象，不是数组，所以不能直接写p!=v[0]，需要加&。写成&v.at(0)也是一样的；
			p = &v[0];
			num++;
		}
	}
	cout << num<<endl;
}

int main() {
	text08();

	return 0;
}

6.4.3 测试结果

6.4.4 总结

如果本身存取的数据就比较大，可以先使用reserve预留出内存空间，进而减少容器动态扩容时的扩展次数

7. 胜利的歌我要再唱一遍!!!

明日计划

• 线代 第一章练习题搞完
• 蓝桥杯题*5
• deque、stack、queue容器
• 挑战杯开始搞起来了QAQ（谁家大学班主任还让班长组织强制出项目欸，项目时间还提前了俩月(一开始说4月中旬，年前又跟我说改为2月中旬，可我都和小组员们商量好了)【痛苦jpg】(况且亮亮我才大一捏))
• 高代有时间的话往下学点，估计是没了

8. Mamba Out!——2023.01.26致敬传奇

“在我的字典里没有认输”

最后，感谢大家支持！