标准模板库（STL）使用---vector

或许你已经把 C++ 作为主要的编程语言用来解决 TopCoder 上的问题。这意味着你已经简单使用过了 STL，因为数组和字符串都是作为 STL 对象传递给函数。也许你已经注意到了，很多程序员写代码比你快得多，也更简洁。

或许你还不是但想成为一名 C++ 程序猿，因为这种编程语言功能很强大还有丰富的库（也许是因为在 TopCoder 的练习室里和竞赛中看到了很多非常精简的解决方案）。

无论过去如何，这篇文章都会有所帮助。在这里，我们将回顾标准模板库（Standard Template Library—STL，一个非常有用的工具，有时甚至能在算法竞赛中为你节省大量时间）的一些强大特性。

要熟悉 STL，最简单的方式就是从容器开始。

容器

无论何时需要操作大量元素，都会用到某种容器。C语言只有一种内置容器：数组。

问题不在于数组有局限性（例如，不可能在运行时确定数组大小）。相反，问题主要在于很多任务需要功能更强大的容器。

例如，我们可能需要一个或多个下列操作：

向容器添加某种字符串
从容器中移除一个字符串
确定容器中是否存在某个字符串
从容器中返回一些互不相同的元素
对容器进行循环遍历，以某种顺序获取一个附加字符串列表。

当然，我们可以在一个普通数组上实现这些功能。但是，这些琐碎的实现会非常低效。你可以创建树结构或哈希结构来快速解决问题，但是想想：这种容器的实现是取决于即将存储的元素类型吗？例如，我们要存储平面上的点而不是字符串的话，是不是要重写这个模块才能实现功能？

如果不是，那我们可以一劳永逸地为这种容器开发出接口，然后对任何数据类型都能使用。简言之，这就是 STL 容器的思想。

前言

程序要使用 STL 时，应包含（#include）适当的标准头文件。对大部分容器来说，标准头文件的名称和容器名一致，且不需扩展名。比如说，如果你要用栈（stack），只要在程序最开头添加下面这行代码：

#include<stack>

容器类型（还有算法、运算符和所有STL也一样）并不是定义在全局命名空间，而是定义在一个叫“std”的特殊命名空间里。在包含完所有头文件之后，写代码之前添加下面这一行：

using namespace std;

还有另一个很重要的事情要记住：容器类型也是模板参数。在代码中用“尖括号”(‘<’/’>’)指明模板参数。比如：

vector<int> N;

如果要进行嵌套式的构造，确保“方括号”之间不是紧挨着——留出一个空格的位置。（译者：C++11新特性支持两个尖括号之间紧挨着，不再需要加空格）

vector<vector<int> > CorrectDefinition;

vector<vector<int>> WrongDefinition; 
//Wrong: compiler may be confused by 'operator >>'

一、Vector

最简单的 STL 容器就是 vector。Vector 只是一个拥有扩展功能的数组。顺便说一下，vector 是唯一向后兼容 C 代码的容器——这意味着 vector 实际上就是数组，只是拥有一些额外特性。

    vector<int> v(10); //把’v’声明成一个存放了 10 个 vector<int> 类型元素的数组，初始化为空
    //实际上，当你敲下vector<int> v就创建了一个空 vector

    for(int i = 0; i < 10; i++) {
        v[i] = (i+1)*(i+1);
        cout<<v[i]<<endl;
    }
    for(int i = 9; i > 0; i--) {
        v[i] -= v[i-1];
    }

Vector 最常使用的特性就是获取容器大小

int elements_count = v.size()

有两点要注意：首先，size() 函数返回的值是无符号的，这点有时会引起一些问题。其次，如果你想知道容器是否为空，把 vector 的 size() 返回值和0比较不是一个好的做法。你最好使用 empty() 函数.

另一个 vector 中经常使用的函数是 push_back。push_back 函数向 vector 尾部添加一个元素，容器长度加 1。思考下面这个例子：

    vector<int> v1;
    for(int i=1; i<10; i *= 2)
    {
        v1.push_back(i);//添加
    }
    for(unsigned int i=0; i<v1.size(); i++)
    {
        cout<<v1[i]<<endl;//输出
    }

别担心内存分配问题——vector 不会一次只分配一个元素的空间。相反，每次用 push_back 添加新元素时，vector 分配的内存空间总是比它实际需要的更多。你应该担心的唯一一件事情是内存使用情况。

当你需要重新改变 vector 的大小时，使用 resize() 函数：

    vector<int> v(20);
    for(int i=0; i<20; i++)
    {
        v[i]=i+1;
    }

    v.resize(25);//重新改变 vector 的大小

    for(int i=20; i<25; i++)
    {
        v[i] = i*2;
    }

Resize() 函数让 vector 只存储所需个数的元素。如果你需要的元素个数少于 vector 当前存储的个数，剩余那些元素就会被删除。如果你要求 vector 变大，使用这个函数也会扩大它的长度，并用 0 填充新创建的元素。

注意，如果在使用了 resize() 后又用了 push_back()，那新添加的元素就会位于新分配内存的后面，而不是被放入新分配的内存当中。上面的例子得到的 vector 大小是25，如果在第二个循环中使用 push_back()，那vector 的大小最后会是30。

int main()
{
    vector<int> v(20);
    for(int i=0; i<20; i++)
    {
        v[i]=i+1;
    }

    v.resize(25); /////////////

    for(int i=20; i<25; i++)
    {
        v.push_back(i);/////////////////
    }
    for(unsigned int i=0; i<v.size(); i++)
    {
        cout<<v[i]<<" ";
    }
    cout<<endl<<v.size()<<endl;
    return 0;
}

结果：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0 0 0 0 0 20 21 22 23 24
30 //大小变为30

使用 clear() 函数来清空 vector。这个函数使 vector 包含 0 个元素。它并不是让所有元素的值为0——注意——它是完全删除所有元素，成为空容器。

向 vector 添加数据的最简单方式是使用 push_back()。但是，万一我们想在除了尾部以外的地方添加数据呢？Insert() 函数可以实现这个目的。同时还有 erase() 函数来删除元素。但我们得先讲讲迭代器。

你还应该记住另一个非常重要的事情：当 vector 作为参数传给某个函数时，实际上是复制了这个 vector（也就是值传递）。在不需要这么做的时候创建新的 vector 可能会消耗大量时间和内存。实际上，很难找到一个任务需要在传递 vector 为参数时对其进行复制。因此，永远不要这么写：

void some_function(vector<int> v) //
{ 
//Never do it unless you’re sure what you do!
}

相反，使用下面的构造方法（引用传递）：

void some_function(const vector<int> &v) //!!!!!!
{ 
//OK//...
}

如果在函数里要改变 vector 中的元素值，那就去掉‘const’修饰符。

int modify_vector(vector<int> &v) 
{ //Correct
     V[0]++;
}