[c++]—vector类___基础版(带你了解vector熟练掌握运用）

‍作者:chlorine

目录

标准库类型vector

定义和初始化vector的对象

列表初始化vector对象

创建指定数量的元素

️值初始化

❗列表初始化还是值初始化？

向vector对象中添加元素

关键概念：vector对象能高效增长

其他vector操作

计算vector内对象的索引

️不能用下标形式添加数据

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标准库类型vector

vector标准库类型表示对象的集合，其中所有对象的类型都相同。集合中的每个对象都有一个与之对应的索引，索引用于访问对象。因为vector"容纳着”其他对象，所以它也常常被称作容器(container).

要想用vector，必须包含适当的头文件，再后续的例子中，都将假定做了如下using声明：

#include
using std::vector;

c++语言既有类模板(class template),也有函数模板，其中vector就是一个类模板。

只有对c++有了深入的理解才能写出模板，但是后期我们会学，但是幸运的是，我们即使不会创建类模板，我们可以先试着去使用它。

模板本身不是类或函数，相反可以将模板看作为编译器生成类或函数编写的一份说明。编译器根据模板创建类或函数的过程就是实例化，当使用模板的时候，需要指出编译器应把类或函数实例化称某种类型。

对于类模板来说，我们通过提供一些额外信息来指定模板到底实例化成什么样的类，需要提供哪些信息由模板决定，提供信息的方式总是这样：即在模板名字后面跟一对尖括号，在括号内放上信息。以vector为例，提供的额外信息是vector内所存放对象的类型：

vectoriverc;//iverc保存int类型的对象
vector>file;//该向量的元素是vector对象

注意：vector是模板而非类型，由vector生成的类型必须包含vector中元素的类型，例如vector.

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定义和初始化vector的对象

和任何一种类类型一样，vector模板控制着定义和初始化向量的方法。

vector v1; //v1是空vector，它潜在的元素是T类型的，执行默认初始化.
vector v2(v1);//v2中包含v1所有元素的副本
vector v2 = v1;//等价于v2(v1),v2中包含v1所有元素的副本
vector v3(n, val);//v3包含了n个重复的元素，每个元素的值都是val
vector v4(n); //v4包含了n个重复执行了值初始化的对象
vector v5{a,b,c...}//v5包含了初始值个数的元素，每个元素赋予了相应的初始值
vector v5={ a,b,c... } //等价于 v5{a,b,c...}

可以默认初始化vector对象，从而创建一个指定类型的空vector。

vector svec;//默认初始化，svec不含任何元素

看起来空vector好像没什么用，但是很快我们就会知道程序在运行时可以很高效地往往vector对象中添加元素，事实上，最常见地方式就是先定义一个空vector，然后再运行地时候获取到元素地值后逐一添加。当然我们也可以再定义vector对象时指定元素地初始值。例如：允许把一个vector对象地元素拷贝给另外一个vector对象。此时，新vector对象地元素就是原vector对象对应元素地副本，注意俩个vector对象地类型必须相同。

vector ivec;//初始状态为空
//再此处给ivec添加一些值
vectorivec2(ivec);
vectorivec3 = ivec;
vectorsvec(ievc2);//错误：svec的元素是string对象，不是int

列表初始化vector对象

c++11新标准还提供另外一种为vector对象的元素赋初值的方法，即列表初始化。此时，用花括号括起来的0个或多个初始元素值被赋给vector对象：

vector articles = { "a","an","the" };

上述vector对象包含三个元素：第一个字符串"a",第二个是字符串"an",第三个字符串是“the”。

c++提供了几种不同的初始化方式，大多数情况瞎这些初始化方式可以相互的等价的使用，不过也并非一直如此。其一：使用拷贝初始化时(即使用=时)只能提供一个初始值；其二:如果提供的是一个类内初始值,则只能使用拷贝初始化或使用花括号的形式初始化。第三种特殊的要求是，如果提供的是初始元素值得列表，则只能把初始值都放在花括号里进行列表初始化，而不能放在圆括号里：

vector v1{ "a","an","the" };//列表初始化
vector v1( "a","an","the" );//错误

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创建指定数量的元素

还可以用vector对象容纳的元素数量和所有元素的统一初始值来初始化vecotor对象。

vector v1(10, -1);//10个int类型的元素，每个值都初始化为-1
vector svec(10, "hi");//10个string类型的元素，每个初始化为"hi"

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️值初始化

通常情况下，可以只提供vector对象容纳的元素数量而略去初始值，此时库就会创建一个值初始化元素初值，并把它赋给容器中的所有元素，这个初值由vector对象中元素的类型决定。

• 如果vector对象的元素是内置类型，比如int,则元素初始值自动设为0。
• 如果元素是某种类类型，比如string<=,则元素由类默认初始化

vector ivec(10);//10个元素，每个都初始化为0
vector svec(10);//10个元素，每个都是空string对象

对这种初始化的方式有俩个特殊限制，其一：有些类要求必须明确提供初始值，如果vector对象中元素的类型不支持默认初始化，我们就必须提供初始化的元素值，对这种类型的对象来说，只提供元素的数量而不设定初始值无法完成初始化工作。

其二：如果只提供了元素的数量而没有设定初始值，只能使用直接初始化。

vector v1=10;//错误：必须使用直接初始化的形式指定向量大小

这里的10是用来说明如何初始化vector对象的，我们用它的本意是想创建含有10个值初始化了的元素的vector对象，而非把数字10"拷贝“到vector中，因此，此时不宜使用拷贝初始化。

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❗列表初始化还是值初始化？

在某种情况下，初始化的真正含义依赖于传递初始值时用的是花括号还是圆括号。

例如，用一个整数来初始化vector时，整数的含义可能是vector对象的容量也可能是元素的值。类似的，用俩个整数来初始化vector时，这俩个整数可能一个是vector对象的容量，另一个是元素的初值，也可能它们是容量为2的vector对象中的俩个元素的初值。通过使用花括号或圆括号可以区分上述这些含义：

vector v1(10);//v1有10个元素，每一个元素都是0(默认初始化）
	vector v2{ 10 };//v1有1个元素，该元素的值是10
	vector v3(10, 1);//v3有10个元素，每个值都是1
	vector v4{ 10,1 };//v4有2个元素，值分别是10和1

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另一方面，如果初始化时使用花括号的形式但是提供的值又不能用来列表初始化，就要考虑用这样的值来构造vector对象了，例如：要想列表初始化一个含有string对象的vector对象，应该提供能赋给string对象的初值。此时不难区分到底是要列表初始化vector对象的元素还是用给定的容量值来构造vector对象。

vector v5{ "h1" };//列表初始化：v5有一个元素
	vector v6("h1");//错误，不能使用字符串字面值构建vector对象
	vector v7{ 10 };//v7有10个默认初始化的元素
	vector v8{ 10,"h1" };//v8有10个值为"h1"的元素

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向vector对象中添加元素

对vector对象而言，直接初始化的方式适用于三种情况：1.初始值已知且数量较少2.初始值是另一个vector对象的副本3.所有元素的初始值都一样。然而最常见的情况是：有些时候即使元素的初值已知，但如果这些值总量较大而各不相同，那么在创建vector对象的时候执行初始化操作也会显得过于繁琐。

举个例子，如果想创建一个vector对象令其包含从0到9共10个元素，使用列表初始化的方法很容易做到一点，但如果vector对象包含的元素是从0到99或者从0到999呢？这时通过列表初始化把所有元素都一一罗列出来就不太合适了，对于此例来说，更好的处理方法是先创建一个空vector，然后再运行的时再利用vector的成员函数push_back向其添加元素。push_back负责把一个值当成vector对象的尾元素"压到(push)"vector对象的"尾端(back)",例如：

vector v1;
	for (int i = 0; i <= 100; i++)
	{
		v1.push_back(i);//依次把整数值放到v2尾端
	}
	//循环结束后v2有100个元素，值从0-99

在上例中，尽管知道vector对象最后会包含100个元素，但在一开始还是把它声明成空vector，在每次迭代时才顺序地把下一个整数作为v1的新元素添加给它。

同样的，如果直到运行的时候才能知道vector对象中元素的确切个数。也应该使用刚刚这种方法的创建vector对象并为其赋值。例如：有时候需要实时读入数据然后将其赋予vector对象。

	//从标准输入中输入单词，将其作为vector对象的元素存储
	string word;
	vectortext;//空vector对象
	while (cin >> word)
	{
		text.push_back(word);//把word添加到text后面
	}
	for (auto e : text)
	{
		cout << e << " ";
	}

和之前的例子一样，本例 也是先创建一个空vector，之后依次读入未知数量的值并保存到vector中。

当执行程序时，运行到while循环，会一直读取字符，读完字符后，如果要结束此循环，先按Enter键，再按Ctrl+Z键，最后按一次Enter键就能跳出while循环。

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关键概念：vector对象能高效增长

c++标准要求vector应该能在运行时高效快速的增加元素，因此既然vector对象能高效地增长，那么在定义vector对象的时候设定其大小也就没什么必要了，事实上如果这么做性能可能更差。只有一种例外情况，就是所有(all)元素的值都一样。一旦元素的值各有不同，更有效的方法就是先定义一个空的vector对象，再在运行时向其添加具体值。

开始的时候创建空的vector对象，在运行时再动态添加元素。

    int v1;
	vector v;//定义一个空vector对象
	while (cin >>v1)//依次输入v1
	{
		v.push_back(v1);//然后v1的值依次存储再vector对象中
	}
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}

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其他vector操作

除push_back之外，vector还提供了几种其他操作，大多数都和string的相关操作类似。

v.empty()  如果v不含有任何元素，返回真；否则返回假
v.size()    返回v中元素的个数
v.push_back(t)  向v的尾端添加一个值为t的元素
v[n]        返回v的第n个位置上的元素的引用
v1=v2      用v2中元素的拷贝替换v1中的元素
v1={a,b,c,d...}  用列表中元素的拷贝替换v1中的元素
v1==v2      v1和v2相等当且仅当它们的元素数量相同且对应位置的元素值都相同
v1!=v2
< <= > >= 顾名思义，以字典顺序进行比较

访问vector对象中元素的方法和访问string对象中字符的方法差不多，也是通过元素在vector对象中的位置。例如，可以使用范围for语句处理vector对象中所有元素。

int main()
{
	vector v{ 1,2,3,4,5,6 };
	for (auto& i : v)//对于v中的每个元素(注意：i是一个引用）
	{
		i *= i;//求元素值的平方
	}
	for (auto i : v) //对于v中的每个元素
	{
		cout << i << " ";//输出该元素
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

第一个循环给控制变量i定义成引用类型，这样就能通过i给v的元素赋值，其中i的类型由auto关键字指定。这里用到一个新的复合赋值运算符，如我们所知，+=把左侧运算对象和右侧运算对象相加，结果存入左侧运算对象，类似的，*=把左侧运算对象和右侧运算对象相乘，结果存入左侧运算对象，最后，第二个循环输出所有的值。

vector的empty和size俩个成员与string的同名成员功能完全一致。empty检查vector对象是否包含元素然后返回一个布尔值，size则返回vector对象中元素的个数，返回值的类型是由vector定义的size_type类型。

要使用size_type，需首先指定它是由哪种类型定义的，vector对象的类型总是包含着元素的类型

vector::size_type   //正确
vector::size_type     //错误

各个相等性运算符和关系运算符也与string的相应的运算符功能一致。俩个vector对象相等当且仅当它们所含的元素个数相同，而且对应位置的元素值也相同。关系运算符依照字典顺序进行比较：如果俩个vector对象的容量不同，但是在相同的位置上的元素值都一样，则元素较少的vector对象小于元素较多的vector对象；若元素的值有区别，则vector对象的大小关系由第一对相异的元素值的大小关系决定。

只有当元素的值可比较时，vector对象才能被比较。一些类，如string等。确定定义了自己的相等性运算符和关系运算符。

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计算vector内对象的索引

使用下标运算符能获取到指定的元素。和string一样。vector对象的下标也是从0开始记起，下标的类型也是相应的size_type类型。只要vector对象不是一个常量，就能向下标运算符返回的元素赋值。此外，也能通过计算得到vector内对象的索引，然后直接获取索引位置上的元素。

举个例子，假设有一组成绩的集合，其中成绩的取值从0到100，以10分为一个分数段，要求统计各个分数段各有多少个成绩。显然，从0到100总共有101中可能的成绩取值，这些成绩分布在11个分数段中：每10个分数构成一个分数段，这样的分数段有10个，额外还有一个分数段表示满分100分。这样第一个分数段将统计成绩从0到9之间的数量；第二个分数段将统计成绩在10到99之间的数量，以此类推，最后一个分数段统计满分100分的数量。

以10分为一个分数段统计成绩的数量：0~9，10~19，.....90~99,100(一共11个区间）

在具体实现时使用一个含有11个元素的vector对象，每个元素分别用于统计各个分数段上出现的成绩个数。对于某个成绩来说，将其除以10就能得到对应的分数段的索引。注意：俩个整数相除结果还是整数，余数部分被忽略掉了。42/10=4....一旦计算得到了分数的索引，就能用它作为vector对象的下标，进而获取该分数段的计数值并加1。

vector scores(11, 0);//11个分数段，并初始化为0
	size_t grade;
	while (cin >> grade)
	{
		if (grade <= 100)   //只处理有效分数
		{
			++scores[grade / 10];  //将对应的分数段的计数值+1
		}
	}
	for (auto e : scores)
	{
		cout << e << " ";
	}



++scores[grade/10];

俩者等价的
auto ind=grade/10;//得到分数段的索引
scores[ind]=scores[ind]+1;//将计数值加1

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️不能用下标形式添加数据

刚接触c++语言的程序员也许认为可以通过vector对象的下标形式来添加元素，事实并非如此。下面的代码试图为vector对象ivec添加10个元素。

vector ivec;//空的vector对象
	for (decltype(ivec.size())ix = 0; ix != 10; ix++)
	{
		ivec[ix] = ix;
	}
	for (auto e : ivec)
	{
		cout << e << " ";
	}

这段代码是错误的，ivec是一个空vector，根本不包含任何元素，当然也就不能通过下标去访问任何元素，如前所述，正确的方法是使用push_back；

vector ivec;//空的vector对象
	for (decltype(ivec.size())ix = 0; ix != 10; ix++)
	{
		//ivec[ix] = ix;//严重错误，ivec不包含任何元素
		ivec.push_back(ix);
	}
	for (auto e : ivec)
	{
		cout << e << " ";
	}

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vector对象(以及string对象）的下标运算符可用于访问已存在的元素，而不能用于添加元素

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提示：只能对已存在的元素执行下标操作

关于下标必须明确的一点是:只能对确知已存在的元素执行下标操作

vectorivec;  //空vector对象
cout<ivec(10);  //含有10个元素的vector对象
cout<

试图用下标的i形式去访问一个不存在的元素将引发错误。不过这种情况不会再编译的过程发现，而是再运行时候产生一个不可预知的值。

确保下标合法的一种有效手段就是尽可能使用范围for

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今天下雪了