STL容器之vector

Vector总览

vector是C++标准模板库中的部分内容，它是一个多功能的，能够操作多种数据结构和算法的模板类和函数库。vector之所以被认为是一个容器，是因为它能够像容器一样存放各种类型的对象，简单地说，vector是一个能够存放任意类型的动态数组，能够增加和压缩数据。缺点就是她的异常处理机制不完善，这点你在接下来的内容将会看见很多。

为了可以使用vector，必须在你的头文件中包含下面的代码：

#include <vector>

vector属于std命名域的，因此需要通过命名限定，如下完成你的代码：

using std::vector;

或者是使用using namespace std来限定名称空间。

Vector的定义方式：

vector<Elem> c vector <Elem> c1(c2) vector <Elem> c(n) vector <Elem> c(n, elem) vector <Elem> c(beg,end) c.~ vector <Elem>()

创建一个空的vector。 复制一个vector。 创建一个vector，含有n个数据，数据均已缺省构造产生。 创建一个含有n个elem拷贝的vector。 创建一个以[beg;end)区间的vector。 销毁所有数据，释放内存。

由图表可以看出vector的初始化方式是多样的，可以指定大小，可以进行已知的复制等等。

如：

Vector<int> vec1(10);

创建含有10个元素的容器，相当于C语言中的 int vec[10];

Vector<float> vec2(10,1)

创建含有10个元素的容器，每个的初始值设置为1； 

Vector<float> vec3(vec2);

创建一个容器vec3并把vec2复制给他，那么他们拥有一样的长度和数据。

Int a[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};

Vector<int> vec4(a,a+9);

创建一个容器并把数组a和a+9区间内的元素赋值给他

Vector提供了很多其他的接口函数，下面列出他的接口函数

c.assign(beg,end) c.assign(n,elem)	将[beg; end)区间中的数据赋值给c。 将n个elem的拷贝赋值给c。
c.at(idx)	传回索引idx所指的数据，如果idx越界，抛出out_of_range。
c.back()	传回最后一个数据，不检查这个数据是否存在。
c.begin()	传回迭代器重的可一个数据。
c.capacity()	返回容器中数据个数。
c.clear()	移除容器中所有数据。
c.empty()	判断容器是否为空。
c.end()	指向迭代器中的最后一个数据地址。
c.erase(pos) c.erase(beg,end)	删除pos位置的数据，传回下一个数据的位置。 删除[beg,end)区间的数据，传回下一个数据的位置。
c.front()	传回地一个数据。
get_allocator	使用构造函数返回一个拷贝。
c.insert(pos,elem)  c.insert(pos,n,elem) c.insert(pos,beg,end)	在pos位置插入一个elem拷贝，传回新数据位置。 在pos位置插入n个elem数据。无返回值。 在pos位置插入在[beg,end)区间的数据。无返回值。
c.max_size()	返回容器中最大数据的数量。
c.pop_back()	删除最后一个数据。
c.push_back(elem)	在尾部加入一个数据。
c.rbegin()	传回一个逆向队列的第一个数据。
c.rend()	传回一个逆向队列的最后一个数据的下一个位置。
c.resize(num)	重新指定队列的长度。
c.reserve()	保留适当的容量。
c.size()	返回容器中实际数据的个数。
c1.swap(c2)  swap(c1,c2)	将c1和c2元素互换。 同上操作。

注：以上函数均可在附带的C++标准参考文档中找到。

接下来我将对其中几个方面做一些说明：

1:vector的大小（size()）和内存容量（capacity()）问题。

Vector的size（）是指的是当前元素数量，而capacity（）是能够容纳的元素数量，如果超过这个值，那么所有的迭代器，引用，指针都会失效，而且重新分配内存是非常耗时的，为了避免重新分配内存带来的时间消耗，你可以在容器初始化的时候给他足够的容量。或者在中途使用reverse函数重置他的大小。

Vector<int> vec5(10);

For(int i=1;i<50;i++)

{

If(vec5.size()<=10)

Vec5.push_back(i);

Else

Vec5.reverse(2*vec5.size());

}

当容量不够的时候重置容量，增加容器的长度。但是这里涉及到一个问题，一旦重置了长度，vector原来的迭代器都会失效，因为重置长度会发生内存改变，原来迭代器所指的地方已经不是新容器的地址了，所以要注意重新定义迭代器再使用，别使用重置之前的。

2：关于vector容器取元素的问题。

c.front()  c.back()   c.at(idx)这三个函数。

由于C语言中的动态数组使用索引来访问元素，为与之兼容，vector也重载了这个操作符，允许像数组一样来操作容器，但是STL中提供了另外一个函数 at()函数也能达到相同的目的。

大家在使用C语言的时候是否出现过这种情况的：

     Int a[10];

   `````````````````

Cout<<a[10]<<endl；

即使我们非常小心，但是数组越界的错误也不能完全避免，这将导致程序崩溃

而at函数则附加了更好的越界检查，如果越界将会跑出越界的异常，程序不至于崩溃，这是我们推荐使用的函数。

vector<int> v;

v.reserve(10);

for(int i=0; i<7; i++)

    v.push_back(i);

try

{

 int iVal1 = v[7];  // 不抛出异常

 int iVal2 = v.at(7); // 抛出下标越界异常。

}

catch(const exception& e)

{

 cout << e.what();

}

对于front和back这两个函数，返回开始和最后元素，但是在使用他们的时候你务必确保容器不为空，因为他们没有异常检测的功能，为空将导致未定义错误。

3：vector的插入和删除元素，insert和erase函数

这里我首先说明一点，对于插入和删除操作，如果你的程序主要是利用这两个操作，那么你最好别选用vector容器，如果你非要利用vector来执行很多的插入删除操作，那么我相信你浪费的效率将是非常可观的

对于这两种函数，vector中本身定义了两个比较方便在尾部删除和插入的元素，它们是push_back()

和pop_back()函数，效率还是挺高的。

但是在容器中间删除和插入，他的效率就有点力不从心了，因为大多数vector的实现版本都是模拟数组，一旦删除一个元素，后面的所有元素都要向前移一位。

执行插入删除需要注意的是：必须指向一个合法的位置执行，不能在空容器中删除。

c.erase(pos)  pos为迭代器；

c.erase(beg,end)  参数为一个区间。

从中可以看到对于vector，他并没有提供删除某一具体数值的方法，比如删除容器中等于5的元素。

这个是用就需要我们的算法来辅助了：

std::vector<int> coll;

std::vector<int>::iterator it;

it=find(coll.begin(),coll.end(),5);

if(it!=coll.end())

coll.erase(it);

也就是先找到元素的位置还进行删除。

对于insert函数：

c.insert(pos,elem) 

c.insert(pos,n,elem)

c.insert(pos,beg,end)

这些函数其实都是很简单的，我下面要说的还是那个老问题，迭代器失效的问题。

 先看这段代码；

根据代码的意思，可以大概的出来他想干什么，他的容器中由于数字是123456789之间夹了很多个5，他想把其中的5都删除掉，只留下123456789。While循环里面的意思很明显，一次循环，为5的就删，不为5的就跳过。运行结果如下：

 

什么原因？下面我来仔细的分析一下：

循环第一步的时候没问题，第二步遇见一个5，然后删除掉，也没问题，可到了第三步就出问题咯，刚删了一个5，对于数组型的容器，他的后面元素依次向前移动一位，end（）这个迭代器已经失效，指向一个未知的位置，理解不过来的可以画图看一下。

其实如果要删除里面所有的5，可以用remove函数：

 

运行结果：

哎呀，为什么又是这样勒？

带着这个问题，我们通过查找remove函数可以知道，实际上他为了效率并没有进行删除操作，只是把需要删除的元素的后一位向前移一位（前提是后一位不是要删除的对象，如果是，则继续后推），把需要删除的覆盖掉。依次类推，直到移到最后。然后他返回逻辑上的新终点的迭代器。所以程序中运用的end（）是最原来的末位置，知道了这些，我们改写一下代码：

运行结果：

从上面几个例子可以看出，迭代器失效的问题和函数的实作细节是很重要的问题，上面那个程序还好end（）有一个位置，如果没有的话 恐怕也崩溃了吧。下面我们可以下一个定义：

凡是在vector中执行了插入和删除操作，那么他之后的那些迭代器都会失效，不能再继续使用。当然在尾部插入删除是安全的。

大家务必记得，关于迭代器失效是STL中的一个难点，以后还会陆续的遇到，希望注意。关于vector的实例我就不举了，书上很多。

3：vector的resize（）和reserve（）函数的区别这两个函数的具体区别。

可能很多初学者不明白这两个函数在实作中的区别，下面我将带你了解他们。

在参考文档里可以看到，resize（）是重置容器的容量，reserve是保留一定的容量，换句话说，如果你在使用时候reserve的时候，只是空出那么多内存，但是只是预留的，暂时不属于容器可以访问的范围，而resize函数则是增加内存，并可以访问，举例说明：

.vector<int> myVec；

.myVec.reserve( 100 );     // 新元素还没有构造,

                          // 此时不能用[]访问元素

.for (int i = 0; i < 100; i++ )
..{

  myVec.push_back( i ); //新元素这时才构造

.}

myVec.resize( 102 );      // 用元素的默认构造函数构造了两个新的元素

.myVec[100] = 1;           //直接操作新元素

.myVec[101] = 2;

运行结果：

再看reserve;

结果：

这下应该够明白了吧，这就是我们在vector刚创建的时候就调用reserve保留一定的内存，防止他由于重新分配内存带来的效率消耗。