C++的深度学习(9)

目录

vector

vector的介绍

vector的使用

vector的定义

vector iterator 的使用

 vector 空间增长问题

vector 增删查改

vector 迭代器失效问题

迭代器失效解决办法

vector深度剖析

使用memcpy拷贝问题 

动态二维数组理解

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vector

vector的介绍

1. vector是表示可变大小数组的序列容器。

2. 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。

3. 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。

4. 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。

5. 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。

6. 与其它动态序列容器相比（deques, lists and forward_lists）， 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lists和forward_lists统一的迭代器和引用更 好

vector的使用

vector的定义

(constructor) 构造函数声明	接口说明
vector()	无参构造
vector（size_type n, const value_type& val = value_type())	构造并初始化n个val
vector (const vector& x);	拷贝构造
vector (InputIterator fifirst, InputIterator last);	使用迭代器进行初始化构造

#include 
#include 

int main() {
	std::vector a;
	std::vector b(5, 100);
	std::vector c(b.begin(), b.end());
	std::vector d(c);
	return 0;
}

vector iterator 的使用

iterator的使用	接口说明
begin + end	获取第一个数据位置的iterator/const_iterator， 获取最后一个数据的下一个位置的iterator/const_iterator
rbegin + rend	获取最后一个数据位置的reverse_iterator，获取第一个数据前一个位置的 reverse_iterator

 

void printfs(const vector& v) {
	vector::const_iterator it = v.begin();
	while (it != v.end()) {
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
}
//使用迭代器打印



	vector v;
	vector::iterator it = v.begin();
	while (it != v.end()) {
		*it *= 2;
		it++;
	}
//使用迭代器修改值

 vector 空间增长问题

容量空间	接口说明
size	获取数据个数
capacity	获取容量大小
empty	判断是否为空
resize	改变vector的size
reserve	改变vector放入capacity

capacity的代码在vs和g++下分别运行会发现，vs下capacity是按1.5倍增长的，g++是按2倍增长的。这个问题经常会考察，不要固化的认为，顺序表增容都是2倍，具体增长多少是根据具体的需求定义的。

vs是PJ版本STL，g++是SGI版本STL。

reserve只负责开辟空间，如果确定知道需要用多少空间，reserve可以缓解vector增容的代价缺陷问题。

resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size

vector 增删查改

vector 增删查改	接口说明
push_back	尾插
pop_back	尾删
find	查找。（注意这个是算法模块实现，不是vector的成员接口）
insert	在position之前插入val
erase	删除position位置的数据
swap	交换两个vector的数据空间
operator[]	像数组一样访问

vector 迭代器失效问题

迭代器的主要作用就是让算法能够不用关心底层数据结构，其底层实际就是一个指针，或者是对指针进行了 封装

比如：vector的迭代器就是原生态指针T*。因此迭代器失效，实际就是迭代器底层对应指针所指向的空间被销毁了，而使用一块已经被释放的空间，造成的后果是程序崩溃(即如果继续使用已经失效的迭代器，程序可能会崩溃) 。

对于vector可能会导致其迭代器失效的操作有：

1. 会引起其底层空间改变的操作，都有可能是迭代器失效，比如：resize、reserve、insert、assign、 push_back等。

#include 
using namespace std;
#include 
int main()
{
 vector v{1,2,3,4,5,6};
 
 auto it = v.begin();
 
 // 将有效元素个数增加到100个，多出的位置使用8填充，操作期间底层会扩容
 // v.resize(100, 8);
 
 // reserve的作用就是改变扩容大小但不改变有效元素个数，操作期间可能会引起底层容量改变
 // v.reserve(100);
 
 // 插入元素期间，可能会引起扩容，而导致原空间被释放
 // v.insert(v.begin(), 0);
 // v.push_back(8);
 
 // 给vector重新赋值，可能会引起底层容量改变
 v.assign(100, 8);
 
 /*
 出错原因：以上操作，都有可能会导致vector扩容，也就是说vector底层原理旧空间被释放掉，
而在打印时，it还使用的是释放之间的旧空间，在对it迭代器操作时，实际操作的是一块已经被释放的
空间，而引起代码运行时崩溃。
 解决方式：在以上操作完成之后，如果想要继续通过迭代器操作vector中的元素，只需给it重新
赋值即可。
 */
 while(it != v.end())
 {
 cout<< *it << " " ;
 ++it;
 }
 cout<

2. 指定位置元素的删除操作--erase

 int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
 vector v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));
 // 使用find查找3所在位置的iterator
 vector::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
 // 删除pos位置的数据，导致pos迭代器失效。
 v.erase(pos);
 cout << *pos << endl; // 此处会导致非法访问
 return 0;

erase删除pos位置元素后，pos位置之后的元素会往前搬移，没有导致底层空间的改变，理论上讲迭代器不应该会失效，但是：如果pos刚好是最后一个元素，删完之后pos刚好是end的位置，而end位置是没有元素的，那么pos就失效了。因此删除vector中任意位置上元素时，vs就认为该位置迭代器失效了。

迭代器失效解决办法

在使用前，对迭代器重新赋值即可。

vector深度剖析

使用memcpy拷贝问题 

问题分析：

1. memcpy是内存的二进制格式拷贝，将一段内存空间中内容原封不动的拷贝到另外一段内存空间中

2. 如果拷贝的是自定义类型的元素，memcpy即高效又不会出错，但如果拷贝的是自定义类型元素，并且 自定义类型元素中涉及到资源管理时，就会出错，因为memcpy的拷贝实际是浅拷贝。

 

 

 

结论：如果对象中涉及到资源管理时，千万不能使用 memcpy 进行对象之间的拷贝，因为 memcpy 是 浅拷贝，否则可能会引起内存泄漏甚至程序崩溃。

动态二维数组理解

// 以杨慧三角的前n行为例：假设n为5
void test5(size_t n) {
	// 使用vector定义二维数组vv，vv中的每个元素都是vector
	std::vector> vv(n);
	// 将二维数组每一行中的vecotr中的元素全部设置为1
	for (size_t i = 0; i < n; ++i) {
		vv[i].resize(i + 1, 1);
	}
	// 给杨慧三角出第一列和对角线的所有元素赋值
	for (int i = 2; i < n; ++i){
		for (int j = 1; j < i; ++j){
			vv[i][j] = vv[i - 1][j] + vv[i - 1][j - 1];
		}
	}
}

bit::vector> vv(n);

构造一个vv动态二维数组，vv中总共有n个元素，每个元素都是vector类型的，每行没有包含任何元素，如果n为5时如下所示：

vv中元素填充完成之后，如下图所示： 

使用标准库中vector构建动态二维数组时与上图实际是一致的。