【C++】动态数组(vector)的使用
目录
- 一、vector 简介
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- - vector与数组的区别
- 二、vector 构造函数
- 三、vector 赋值
- 四、vector 容量与长度
- 五、vector 插入与删除
- 六、vector 数据获取
- 七、vector 互换
- 八、vector 预留空间
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一、vector 简介
在 C++ 中，std::vector 是标准库提供的一个容器类，用于存储动态大小的元素序列（即"动态数组"）。它提供了一系列成员函数和操作符，使得元素的访问、插入、删除等操作变得方便和高效。
- vector与数组的区别
- 扩展：数组的大小在创建时就确定了，无法动态改变，而
std::vector空间可以动态扩展（不是在原空间后拼接新空间，而是找更大的内存空间，然后将原数据拷贝到新空间，并释放原空间） - 内存管理：数组在栈上或静态存储区中分配内存，大小是在编译时确定的。而
std::vector使用动态内存分配，它在堆上分配内存，并自动处理内存的释放。 - 访问和操作：数组使用下标操作符
[]访问元素，而std::vector也支持下标操作符，还提供了一些额外的成员函数来方便地操作元素，例如push_back()、pop_back()、insert()、erase()等。 - 大小管理：数组的大小是固定的，无法改变，而
std::vector可以动态增长或缩小，可以使用resize()函数调整大小。 - 内存开销：由于
std::vector使用动态内存分配，它可能会引入一些额外的开销，例如内存分配和释放的开销。而数组在编译时就分配了固定大小的内存，因此没有这些开销。 - 标准库支持：
std::vector是 C++ 标准库提供的容器，提供了许多方便的函数和算法来操作和管理元素。而数组是 C++ 的基本数据结构之一，没有提供类似的标准库支持。
总结：
- 数组适用于大小固定且事先知道元素数量的情况下使用，尤其是数据集较小或需要静态分配内存的场景。
vector适用于大小可变的情况，特别是需要动态增长或缩小的场景，并且具有更多的功能和灵活性。
二、vector 构造函数
| 构造函数原型 | 解释 | |
|---|---|---|
| 1 | vector |
默认构造函数, 采用模板类实现 |
| 2 | vector(v.begin(), v.end()) | 将v[begin, end)区间中的元素拷贝给本身 |
| 3 | vector(n, Element) | 构造函数将n个Element(元素)拷贝给本身 |
| 4 | vector(const vector &v) | 拷贝构造函数 |
示例：
#include //result
10 20
10 20
6.32 6.32 6.32 6.32 6.32
6.32 6.32 6.32 6.32 6.32
注意：
std::vector 作为函数的参数或者返回值时，不能缺少其中的“&”。
三、vector 赋值
| 函数原型: = 、assign | 解释 | |
|---|---|---|
| 1 | vector& operator=(const vector &vec) | 重载=操作符 |
| 2 | assign(string str) | 将字符串str赋值给本身 |
| 3 | assign(begin, end) | 将[begin, end)区间中的数据拷贝赋值给本身 |
| 4 | assign(n, Element) | 将n个Element拷贝赋值给本身 |
示例：
#include //result
10 20
10 20
10 20
1 1 1 1 1 1
四、vector 容量与长度
| 函数原型：empty、capacity、size、resize | 解释 | |
|---|---|---|
| 1 | empty() | 判断容器是否为空 |
| 2 | capacity() | 容器的容量 |
| 3 | size() | 返回容器中元素的个数 |
| 4 | resize(int num) | 重新指定容器的长度为num。若容器变长，则以默认值填充新位置; 如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除 |
| 5 | resize(int num, Element) | 重新指定容器的长度为num。若容器变长，则以Element值填充新位置; 如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除 |
示例：
#include //result
当前v1为空！
v1中元素个数：3
v1的容量：3
10 20 30
10 20 30 0 0
10 20 30 0 0 1 1 1 1 1
五、vector 插入与删除
| 函数原型：push_back、pop_back、insert、erase、clear | 解释 | |
|---|---|---|
| 1 | push_back(Element) | 尾部插入元素Element |
| 2 | pop_back() | 删除最后一个元素 |
| 3 | insert(iterator p, Element) | 迭代器指向位置p插入元素Element |
| 4 | insert(iterator p, int n, Element) | 迭代器指向位置p插入n个元素Element |
| 5 | erase(iterator p) | 删除迭代器指向的元素 |
| 6 | erase(iterator start, iterator end) | 删除迭代器从start到end之间的元素 |
| 7 | clear() | 删除容器中所有元素 |
示例：
#include //result
1 2 3 3
1 2 3
100 1 2 3
100 100 100 100 100 100 1 2 3
100 100 100 100 100 1 2 3
注意：
使用 erase() 函数删除元素后，原来的迭代器会失效，因此在删除元素后继续使用失效的迭代器是不安全的。如果需要在遍历 std::vector 的同时删除元素，应使用更为安全的方式，例如使用迭代器的后置递增运算符来避免迭代器失效，如下：
std::vector<int> vec = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); /* 迭代器更新放在循环体内 */)
{
if (*it == 1)
{
it = vec.erase(it); // 删除满足条件的元素，并将迭代器指向下一个元素
}
else
{
++it; // 迭代器递增
}
}
六、vector 数据获取
| 函数原型：at、operator[]、front()、back | 解释 | |
|---|---|---|
| 1 | at(int idx) | 返回索引idx所指的数据 |
| 2 | operator[int idx] | 返回索引idx所指的数据 |
| 3 | front() | 返回容器中第一个数据元素 |
| 4 | back() | 返回容器中最后一个数据元素 |
示例：
#include //result
v1.at(0) = 1
v1[0] = 1
v1.front() = 1
v1.back() = 6
七、vector 互换
| 函数原型：swap | 解释 | |
|---|---|---|
| 1 | swap(vec) | 将vec中元素与本身的元素互换 |
示例：
#include //result
6 5 4 3 2 1
1 2 3 4 5 6
八、vector 预留空间
描述：减少vector在动态扩展容量时的扩展次数
| 函数原型：reserve | 解释 | |
|---|---|---|
| 1 | reserve(int len) | 容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问 |
示例：
#include //result
1 2 3 4 5 6
v1.size() = 6
v1.capacity() = 100
注意：
在 C++ 中，std::vector 类提供了 reserve() 和 resize() 两个函数，用于调整 std::vector 的容量和大小。它们的区别如下：
reserve()函数用于预留std::vector的容量，即为std::vector分配内存空间，但不会改变std::vector的大小。可以通过reserve()提前分配足够的内存空间，以减少插入元素时的内存重新分配次数，提高性能。调用reserve()后，std::vector的容量将大于或等于指定的值，但实际大小仍然为 0。例如：
std::vector<int> vec;
vec.reserve(10); // 预留容量为 10
resize()函数用于改变std::vector的大小，即调整std::vector中元素的个数。当指定的大小大于当前大小时，将在末尾插入新的元素；当指定的大小小于当前大小时，将删除末尾的元素。如果在扩大std::vector大小时，新添加的元素将使用默认构造函数进行初始化。例如：
std::vector<int> vec;
vec.resize(5); // 将 vec 的大小调整为 5，新增的元素值为 0
需要注意的是，resize() 函数可能会导致元素的构造和析构操作，因此在调整大小时要谨慎考虑性能开销。
综上所述，reserve() 函数用于预留容量，而 resize() 函数用于调整大小。reserve() 不会改变 std::vector 的大小，而 resize() 会改变 std::vector 的大小，并可能触发元素的构造和析构操作。
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