手写线性表C++ vector

目录

一、vector基本概念

1.1、构造函数

1.2、析构函数

1.3、插入元素

1.4、删除元素

1.5、重载运算符

二、完整代码

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一、vector基本概念

C++中的vector是一种动态数组，它可以根据需要自动调整大小。vector是C++标准模板库（STL）中的一个容器，它可以存储任意类型的元素，如整数、浮点数、字符串等。使用vector时，不需要关心数组的大小，因为它会自动管理内存。

vector的基本操作包括添加元素、删除元素、访问元素等。例如，可以使用push_back()函数向vector末尾添加元素，使用pop_back()函数删除vector末尾的元素，使用下标访问元素等。此外，vector还支持迭代器，可以方便地遍历vector中的所有元素。

vector的优点包括：

1. 动态调整大小，不需要预先分配固定大小的内存；
2. 支持随机访问，访问速度较快；
3. 提供了丰富的成员函数，方便操作。

然而，vector的缺点是插入和删除元素的效率较低，因为可能需要移动大量元素来重新排列。在需要频繁插入和删除元素的场景下，可以考虑使用其他容器，如list。C++ STL中已经有了vector，其底层数据结构就是线性表，你可以理解为：动态数组，他在内存中存储是连续的，而链表就不是线性的。本文使用c++自定义个MyVector类。

1.1、构造函数

MyVector类需要维护三个成员：

•     int* array_：假定这是一个int型动态数组
•     int size_：表示当前数组中已经塞进去几个元素
•     int capacity_：表示当前数组最多能塞进几个元素，如果容量不够，还要扩容，后面会讲，注：size_ <= capacity_

MyVector::MyVector()
{
    size_ = 0;
    capacity_ = 10;
    array_ = new int[capacity_];
}

1.2、析构函数

没什么特别的地方，就是delete[]成员array_就行。

MyVector::~MyVector()
{
    delete[] array_;
    cout << "free " << array_ << endl;
}

1.3、插入元素

实现一个push_back方法，和std::vector一样的。插入元素的时候，要判断容量是否用完；如果空间不够，那就申请一块更大的空间，再将原来的数据拷贝过来，然后释放原来的数据，最后插入新的元素。所以，这里应该知道，std::vector是的使用的时候，最好能够预留好（reserve）合适的空间。

void MyVector::push_back(int value)
{
    if (empty()) return;
    //判断空间是否足够
    if (size_ == capacity_)
    {
        int* newspace = new int[capacity_ * 2]; // 扩容
        memcpy(newspace, array_, capacity_ * sizeof(int));// 备份 - > newsapce
        delete[] array_;// 删除旧空间
        capacity_ *= 2;//扩容
        array_ = newspace;//转移旧空间的值 - > 新空间
    }
    //在末尾插入元素
    array_[size_] = value;
    size_++;
}

1.4、删除元素

给定需要删除元素的索引pos或者value，就能删除元素。C++ STL中的std::vector删除元素和这里一样，都会涉及拷贝数据。

依据索引pos删除元素：

void MyVector::removeByPose(int pos)
{
    if (empty()) return;
    if (pos < 0 || pos >= size_)//越界
    {
        cout << "out of range!" << endl;
        return;
    }
    for (int i = pos; i < (size_ - 1); i++) //注意越界
    {
        array_[i] = array_[i + 1];
    }
    size_--;
}

依据索引值value删除元素：

void MyVector::removeByValue(int value)
{
    if (empty()) return;
    int pos = find(value);
    if (pos == -1)
    {
        cout << "没有元素：" << value << endl;
        return;
    }
    removeByPose(pos);
}

1.5、重载运算符

这样就可以直接使用下标直接访问元素。

    int& operator[](int index)// 可以是返回引用
    {
        return array_[index];
    }

二、完整代码

vector的优点：访问任何一个元素，直接使用下表就行，例如arr[2]，速度很快。缺点：删除元素性能开销大。以下给出完整代码：

#include

using namespace std;

class MyVector
{
public:
    MyVector();
    ~MyVector();
    void push_back(int value);
    void removeByPose(int pos);
    void removeByValue(int value);
    int find(int value);
    int& operator[](int index)// 可以是返回引用
    {
        return array_[index];
    }
    void show() const;
    void clear()
    {
        size_ = 0;
    }
    bool empty()
    {
        if (array_ == nullptr)
            return true;
        else
            return false;
    }
public:
    int* array_;
    int size_;
    int capacity_;
};
MyVector::MyVector()
{
    size_ = 0;
    capacity_ = 10;
    array_ = new int[capacity_];
}
MyVector::~MyVector()
{
    delete[] array_;
    cout << "free " << array_ << endl;
}
void MyVector::push_back(int value)
{
    if (empty()) return;
    //判断空间是否足够
    if (size_ == capacity_)
    {
        int* newspace = new int[capacity_ * 2]; // 扩容
        memcpy(newspace, array_, capacity_ * sizeof(int));// 备份 - > newsapce
        delete[] array_;// 删除旧空间
        capacity_ *= 2;//扩容
        array_ = newspace;//转移旧空间的值 - > 新空间
    }
    //在末尾插入元素
    array_[size_] = value;
    size_++;
}
void MyVector::show() const
{
    cout << "size_ = " << size_ << " ||";
    for (int i = 0; i < size_; i++)
    {
        cout << array_[i] << " ";
    }
    cout << endl;
}
void MyVector::removeByPose(int pos)
{
    if (empty()) return;
    if (pos < 0 || pos >= size_)//越界
    {
        cout << "out of range!" << endl;
        return;
    }
    for (int i = pos; i < (size_ - 1); i++) //注意越界
    {
        array_[i] = array_[i + 1];
    }
    size_--;
}
int MyVector::find(int value)
{
    if (empty()) return -1;
    int pos = -1;
    for (int i = 0; i < size_; i++)
    {
        if (array_[i] == value)
        {
            pos = i;
            break;
        }
    }
    return pos;
}
void MyVector::removeByValue(int value)
{
    if (empty()) return;
    int pos = find(value);
    if (pos == -1)
    {
        cout << "没有元素：" << value << endl;
        return;
    }
    removeByPose(pos);
}
int main()
{
    MyVector vec;
    for (int i = 0; i < 12; i++)
    {
        vec.push_back(i * i);
    }
    vec.push_back(88);
    vec.show();
    vec.removeByPose(1);
    vec.show();
    vec.removeByPose(2);
    vec.show();
    vec.removeByValue(49);
    vec.show();
    int position = vec.find(25);
    //测试重载
    cout << "test for overload " << endl;
    for (int i = 0; i < vec.size_; i++)
    {
        cout << vec[i] << " ";
    }
    cout << endl;
    vec.clear();
    vec.show();
    return 1;
}

下图是执行效果：