【C++】STL——vector的常用接口

企业开发 2023-04-06 22:36:45 阅读次数: 0

vector的常用接口

请添加图片描述

文章目录

前言

这里我们讲解vector的时候就不会像string类一样这么详细，string类讲的详解一些，为后面做铺垫。有了string类的基础，大家看一些接口就知道是什么意思，这里给大家而是讲解一些常用的接口，剩下的接口不太常用，如果大家遇到了，查文档即可，这里推荐两个C++文档，cplusplus.com 以及 cppreference.com。第二个网站是C++的官网，但是感觉不太好用，我平时都喜欢用第一个，感觉较为方便。

一、vector介绍

  1. vector是表示可变大小数组的序列容器。
  2. 就像数组一样，vector也采用的连续存储空间来存储元素。也就是意味着可以采用下标对vector的元素进行访问，和数组一样高效。但是又不像数组，它的大小是可以动态改变的，而且它的大小会被容器自动处理。
  3. 本质讲，vector使用动态分配数组来存储它的元素。当新元素插入时候，这个数组需要被重新分配大小。为了增加存储空间。其做法是，分配一个新的数组，然后将全部元素移到这个数组。就时间而言，这是一个相对代价高的任务，因为每当一个新的元素加入到容器的时候，vector并不会每次都重新分配大小。
  4. vector分配空间策略：vector会分配一些额外的空间以适应可能的增长，因为存储空间比实际需要的存储空间更大。不同的库采用不同的策略权衡空间的使用和重新分配。但是无论如何，重新分配都应该是对数增长的间隔大小，以至于在末尾插入一个元素的时候是在常数时间的复杂度完成的。
  5. 因此，vector占用了更多的存储空间，为了获得管理存储空间的能力，并且以一种有效的方式动态增长。
  6. 与其它动态序列容器相比（deques, lists and forward_lists）， vector在访问元素的时候更加高效，在末尾添加和删除元素相对高效。对于其它不在末尾的删除和插入操作，效率更低。比起lists和forward_lists统一的迭代器和引用更好。

二、vector的使用

1. vector的定义

（constructor）构造函数声明 接口说明
vector() 重点 无参构造
vector（size_type n, const value_type& val = value_type()） 构造并初始化n个val
vector (const vector& x); （重点） 拷贝构造
vector (InputIterator first, InputIterator last); 使用迭代器进行初始化构造

示例：

  • vector() 无参构造
int main()
{
     
     
    vector<int> v;
}
  • vector（size_type n, const value_type& val = value_type()）构造并初始化n个val
vector<int> v1(10, 5);//用10个5来初始化v1
  • vector (const vector& x); 拷贝构造
vector<int> v1(10, 1);//使用10个1来初始化v1
vector<int> v2(v1);//使用v1去拷贝构造v2
  • vector (InputIterator first, InputIterator last); 使用迭代器进行初始化构造
vector<int> v1(10, 1);//使用10个1来初始化v1
vector<int> v3(v1.begin(), v1.end());//使用迭代器拷贝构造v1的数据
  • 还可以通过迭代器初始化来获得string的字符串
string s = "hello world";
vector<char> v(s.begin(), s.end());

2. vector的遍历

接口名称 使用说明
operator[ ] 下标 + [ ]
迭代器 begin + end 或 rbrgin + rend
范围for 底层还是借用迭代器实现

2.1.operator[ ]

operator[ ]就是对[ ]的重载，我们可以像C语言那样使用下标 + [ ]去访问元素。

void test_vector1()
{
     
     
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	
	for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
	{
     
     
		cout << v[i] << "";
	}
	cout << endl;
}

2.2.迭代器

vector的迭代器和string的迭代器近乎一致，规则也都类似。

iterator的使用 接口说明
begin + end begin获取第一个数据位置的iterator/const_iterator，end获取最后一个数据的下一个位置的iterator/const_iterator
rbegin + rend rbegin获取最后一个数据位置的reverse_iterator，rend获取第一个数据前一个位置的reverse_iterator

image-20221130105612237

  • 正向迭代器：
void test()
{
     
     
    vector<int>::iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
     
     
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
}
  • 反向迭代器：
void test()
{
     
     
    vector<int>::iterator it = v.rend();
    while(it != v.rbegin())
    {
     
     
        cout << *it << " ";
        it++;
	}
    cout << endl;
}

2.3.范围for

范围for的底层就是替换了迭代器，先前string类已经实现过。

void test()
{
     
     
    for(auto e : v)
	{
     
     
		cout << e << " ";  
	}
	cout << endl;
}

3. vector的空间增长问题

容量空间 接口说明
size 获取数据个数
capacity 获取容量大小
empty 判断是否为空
resize（重点） 改变vector中的size
reserve（重点） 改变vector的capacity
max_size vector中的最大数据
Shrink to fit 收缩字符串容量

3.1.size和capacity

vector的size是用来获取有效数据个数，而capacity就是获取容量大小：

void test_vector2()
{
     
     
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	cout << v.capacity() << endl;
	cout << v.size() << endl;

	v.push_back(5);
	v.push_back(6);
	v.reserve(10);
	cout << v.capacity() << endl;
	cout << v.size() << endl;
	
	// 比当前容量小时，不缩容
	v.reserve(4);
	cout << v.capacity() << endl;
	cout << v.size() << endl;
}

3.2.max_size和empty

max_size的作用是返回vector容器可以容纳的最大元素数，用类型的最大值除以sizeof(类型）即max_size。

empty是判断vector容器是否为空。

void test()
{
     
     
	vector<int> v;
	cout << v.max_size() << endl;
    v.push_back(1);
    v.push_back(1);
    v.push_back(1);
    if(empty(v))
        cout << "vector is empty" << endl;
}

3.3.reserve

reserve的作用是请求更改容量capacity。

  1. 如果 n 大于当前容量，则该函数会导致容器重新分配其存储，可能会发生异地扩容，将其容量增加到 n（或更大）。
  2. 在其他情况下，函数调用不会导致重新分配内存，即容量不会受影响。
void test()
{
     
     
    vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	cout << v.capacity() << endl;
	cout << v.size() << endl;
    // 比当前容量大时，增容
	v.reserve(10);
	cout << v.capacity() << endl;
	cout << v.size() << endl;
    // 比当前容量小时，不缩容
	v.reserve(4);
	cout << v.capacity() << endl;
	cout << v.size() << endl;
}
  • 补充：
void TestVectorExpand()
{
     
     
	size_t sz;
	vector<int> v;
	sz = v.capacity();
	cout << "making v grow:\n";
	for (int i = 0; i < 100; ++i)
	{
     
     
		v.push_back(i);
		if (sz != v.capacity())
		{
     
     
			sz = v.capacity();
			cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
		}
	}
}

测试结果如下：

image-20221130152659155

  • capacity的代码在vs和g++下分别运行会发现，vs下capacity是按1.5倍增长的，g++是按2倍增长的。这个问题经常会考察，不要固化的认为，vector增容都是2倍，具体增长多少是根据具体的需求定义的。vs是PJ版本STL，g++是SGI版本STL。
  • reserve只负责开辟空间，如果确定知道需要用多少空间，reserve可以缓解vector增容的代价缺陷问题。
  • resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size。
  • 为什么一定要按照1.5倍或2倍增长呢？

答案：合适，单次增容越多，插入N个值，增容次数越少，效率就越高，但是浪费空间就越多。单次增容越少，就会导致频繁增容，效率低下。1.5倍或2倍是最平衡的做法。

3.4.resize

resize在空间的同时也进行了初始化。

  1. 如果 n 小于当前容器大小，则内容将减少到其前 n 个元素，删除超出（并销毁）的元素。
  2. 如果 n 大于当前容器大小 ，则通过在末尾插入所需数量的元素以达到 n 的大小来扩展内容。如果指定了 val，则新元素将初始化为 val 的副本，否则，它们将进行值初始化。
void test()
{
     
     
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	cout << v.capacity() << endl;
	cout << v.size() << endl;
	v.resize(8);
	v.resize(15, 1);
	v.resize(3);
}

3.5.Shrink to fit

image-20221130205414883

  1. 请求容器减小其容量以适应其大小。

  2. 请求是非绑定的，容器实现可以自由优化，并使vector具有大于其大小的容量。

  3. 这可能会导致重新分配，但对vector大小没有影响，并且不能更改其元素。

void test()
{
     
     
    vector<int> v(100);
    cout << v.capacity() << " "; // 100
    str.resize(10);
    cout << v.capacity() << " "; // 100
    str.shrink_to_fit();
    cout << v.capacity() << " "; // 10
}

4. vector的增删查改

vector增删查改 接口说明
push_back（重点） 尾插
pop_back（重点） 尾删
find 查找（注意这个是算法模块实现，不是vector的成员接口）
insert 在下标为pos的前面插入val
erase 删除pos位置的数据
swap 交换两个vector的数据空间
operator[] （重点） 像数组一样访问
sort 排序（注意这里也不是vector的函数接口，只是用于排序）
assign 分配内容给vector，即初始化vector，覆盖原来的内容

4.1.push_back和pop_back

这俩接口和string的没啥区别，这里简单给出测试用例：

void TestBitVector2()
{
     
     
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.push_back(5);
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;
	cout << v.front() << endl;
	cout << v.back() << endl;
	cout << v[0] << endl;
	for (auto e : v)
	{
     
     
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	v.pop_back();
	v.pop_back();
	for (auto e : v)
	{
     
     
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

insert和erase

insert就是在迭代器下标为pos的前面插入val，erase就是删除迭代器下标为pos的值。

void test()
{
     
     
    vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.insert(v.begin(), 0);
	for (auto e : v)
	{
     
     
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	v.erase(v.begin() + 1);
	for (auto e : v)
	{
     
     
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

4.2.find

这里的find并不是vector的成员函数，这个是算法模块实现。其本质就是在一段左闭右开的迭代器区间去寻找一个值。找到了就返回它的迭代器，找不到就返回它的开区间那个迭代器。

image-20221130153309055

void test()
{
     
     
    vector<int> v1;
	v1.push_back(10);
	v1.push_back(20);
	v1.push_back(30); 
	v1.insert(v1.begin(), 40);
	v1.insert(v1.begin()+2, 50);
    // 没有find成员
	//vector<int>::iterator it = v.find(3);
	vector<int>::iterator it = find(v1.begin(), v1.end(), 20);
	if (it != v1.end())
	{
     
     
		v1.insert(it, 2);
	}
	for (auto e : v1)
	{
     
     
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

4.3.operator[]

operator[ ]就是对[ ]的重载，我们可以像C语言那样使用下标 + [ ]去访问元素。

这里有一个经典错误，我们开辟了10个容量的空间，然后去访问，发现访问不了。这是因为你只开空间但是没有初始化。所以这里我们根本进不去for循环。我们用v[6]去访问元素，发现程序崩溃。这里我们应该用resize。

void test()
{
     
     
	vector<int> v;
	v.reserve(10); // size没有变化
	//v.resize(10);
	//v[6];
	for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
	{
     
     
		v[i] = i; // assert
		v.at(i) = i; // 抛异常
	}
}

我们在讲string类的时候说过，operator[]访问异常会断言报错，而at会抛异常，异常我们以后在涉及。

4.4.sort

sort函数也不是vector的成员函数，这里只是为了对vector创建的数据进行排序。

image-20221130153405360

void test()
{
     
     
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(6);
	v.push_back(-2);
	v.push_back(23);
	v.push_back(-6);
//默认sort是升序
	sort(v.begin(), v.end());
	for (auto e : v)
		cout << e << " "; 
	cout << endl;
//要排降序，就要用到仿函数,具体是啥后续详谈
	sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());
	for (auto e : v)
		cout << e << " "; 
}

4.5.assign

给vector重新赋值，可能会引起底层容量改变。也可以给其他容器赋值，比如string。

void test()
{
     
     
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.assign(10, 1); // 赋值为10个1	
	for (auto e : v)
	{
     
     
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	vector<int> v1;
	v1.push_back(10);
	v1.push_back(20);
	v1.push_back(30);
	v.assign(v1.begin(), v1.end());//以v1的元素赋值v
	for (auto e : v)
	{
     
     
		cout << e << " "; // 10 20 30
	}
	cout << endl;

	string s("hello world");// 这里去掉首字母h，尾字母d
	v.assign(++s.begin(), --s.end()); // 因为模板为int类型，所以string类的字符为强转为int
	for (auto e : v)
	{
     
     
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/m0_64224788/article/details/128122461
今日推荐
火速冲上 GitHub 热榜 —— 开源编程语言、框架哪有这么可爱？
北京人形机器人创新中心发布全球首个纯电驱拟人奔跑的全尺寸人形机器人“天工”
LFOSSA 源来如此公开课 | 掌握云原生未来：CNCF 认证全面攻略与备考秘籍
国产云输入法——仅华为无云端数据上传安全问题
开源日报 | 工业开源项目OGG 1.0；姐姐，你要和我一起配置火狐吗；苹果AI遥遥落后？Fedora 40
开放签电子签章：停止新增，优化体验，前进更进（五一假期前工作）
开源日报 | 中学生开源前端动画引擎；全球首个Llama3 8B中文版开源模型；联想电脑恐出局；Linus讽刺AI炒作
周排行
浏览器对同一域名进行请求的最大并发连接数
React Hook之自定义Hook
【转】MyBatis缓存机制
-Java-泛型
自动化测试常用脚本-发送邮件
LeetCode#859: Buddy Strings
java、Python处理字符串
第二篇の博客
Hadoop伪分布式环境安装
SQL Server进阶（十一）临时表、表变量
每日归档
更多
2024-04-27(56)
2024-04-26(39)
2024-04-25(22)
2024-04-24(36)
2024-04-23(26)
2024-04-22(39)
2024-04-21(0)
2024-04-20(6)
2024-04-19(5)
2024-04-18(0)

代码天地 © 2018 codetd.com

境外服务器   最新电视剧2022