学会吊打面试官之vector

小白：大牛，我最近在找工作，看到很多岗位都需要掌握STL的使用，我有点不太懂STL里的容器是什么意思，能不能跟我讲讲呢？

大牛：当然可以。STL中的容器是一种数据结构，用于存储和操作一组数据。STL提供了多种容器类型，包括vector、list、map、set等。每种容器都有自己的特点和用途。比如，vector是一种动态数组，可以随时添加或删除元素，而list是一种双向链表，可以高效地在任意位置插入或删除元素。map和set则是关联式容器，可以快速地查找元素。

小白：原来容器有这么多种啊，那它们都有什么共同点呢？

大牛：它们的共同点是，都提供了一组通用的操作方法，比如添加、删除、查找等。这些操作方法是用迭代器实现的，迭代器是一种指向容器中元素的对象，可以遍历容器中的元素，进行各种操作。

小白：那具体该怎么用呢？能不能举个例子呢？

大牛：当然可以。我们来看看vector的用法吧。vector是一种动态数组，可以随时添加或删除元素。下面是一个简单的示例代码：

#include 
#include 

int main() {
    std::vector v;
    v.push_back(1);
    v.push_back(2);
    v.push_back(3);
    for (int x : v) {
        std::cout << x << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

这个程序创建了一个空的vector，然后使用push_back方法向其中添加了三个元素。最后，它遍历vector中的元素，并将它们输出。

小白：哦，原来vector是这么用的啊。那它的底层实现是什么呢？

大牛：vector的底层实现是一块连续的内存区域，元素按顺序存储在这块内存中。当vector需要扩容时，它会分配一块更大的内存，将原有的元素复制到新内存中，并释放原有的内存。这就是vector支持动态添加和删除元素的原理。

小白：原来是这样啊，谢谢你的解答。

小白：谢谢大牛的讲解，我还有一个问题，能不能再举个例子，让我更好地理解vector的用法和底层实现呢？

大牛：当然可以，我给你举个更具体的例子。假设你需要从文件中读取一些整数，并统计它们的平均值，那么你可以使用vector来存储这些整数。下面是一个示例代码：

#include 
#include 
#include 

int main() {
    std::ifstream infile("numbers.txt");
    std::vector v;
    int x;
    while (infile >> x) {
        v.push_back(x);
    }
    int sum = 0;
    for (int x : v) {
        sum += x;
    }
    double avg = (double)sum / v.size();
    std::cout << "average = " << avg << std::endl;
    return 0;
}

这个程序首先打开名为"numbers.txt"的文件，然后使用vector来存储文件中的整数。它使用while循环，逐个读取文件中的整数，并使用push_back方法将它们添加到vector中。最后，它计算这些整数的平均值，并将结果输出。

小白：哦，我明白了，原来vector还可以这样用。那vector的底层实现是如何实现动态添加和删除元素的呢？

大牛：vector的底层实现是一块连续的内存区域，元素按顺序存储在这块内存中。当vector需要扩容时，它会分配一块更大的内存，将原有的元素复制到新内存中，并释放原有的内存。这样就可以动态地添加和删除元素了。

小白：我还有一个问题，vector和其他容器相比，有什么优缺点呢？

大牛：好问题，vector作为STL中最基本的容器之一，它有以下几个优点：

1. 随机访问速度快。由于vector的元素是连续存储的，所以可以通过下标来快速访问任意位置的元素。

2. 动态增长方便。当元素数量超出vector当前容量时，vector会自动扩容，而且扩容后的元素会连续存储在一起，避免了内存碎片的产生。

3. 可以高效地在末尾添加或删除元素。由于vector的元素是连续存储的，因此在末尾添加或删除元素时只需要调整尾部指针，而不需要移动其他元素。

但是，vector也有一些缺点：

1. 在中间或开头添加或删除元素时效率较低。由于vector的元素是连续存储的，当需要在中间或开头添加或删除元素时，需要移动其他元素，效率较低。

2. 扩容时可能会导致内存重新分配。由于vector需要在元素数量超出当前容量时扩容，可能会导致内存重新分配，从而影响程序的性能。

小白：好的，我已经明白了。谢谢大牛的耐心解答。

大牛：不客气，希望我的解答能够帮到你找到心仪的工作。