vector使用以及模拟实现

编程语言 2023-08-19 00:33:53 阅读次数: 0

vector使用以及模拟实现

vector介绍

  1. 和我们原来讲的string不同，vector并不是类，是一个类模板，加<类型>实例化以后才是类。
  2. vector是表示可变大小数组的序列容器。
  3. 像数组一样，vector也采用的连续存储空间来存储元素，但是容量可以动态改变。
  4. 和其它容器相比，vector访问元素、尾插、尾删较高效，但不在尾部的插入和删除效率比较低，需要频繁插入和删除的话不建议使用vector。



vector常用接口

1.构造

函数声明 功能
vector()（常用） 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)（常用） 拷贝构造
vector (InputIterator first, InputIterator last) 迭代器区间初始化
(模板，可以传入其它容器的迭代器区间)

2.迭代器

函数声明 功能
begin()加end() （常用） 获取第一个数据位置的iterator/const_iterator，获取最后一个数据的下一个位置的iterator/const_iterator
rbegin()加rend() 反向迭代器，获取最后一个数据位置的reverse_iterator，获取第一个数据前一个位置的reverse_iterator

3.容量

函数声明 功能
size() （常用） 获取数据个数
capacity() 获取容器容量
empty() 判断是否为空(size为0为空，返回true)
resize(size_type n, value_type val = value_type())      1.n>size()时从尾开始填充val直到容器满；
2.n>容量就先扩容再填充；
     3.n<size()时缩小size()，保留前n个。
reserve(size_t n = 0) 预留空间，n大于容量时扩容，不然什么都不做

4.增删查改

函数声明 功能
push_back (const value_type& val)（常用） 尾插
pop_back()（常用） 尾删
find (InputIterator first, InputIterator last, const T& val) 不是vector接口，是算法库里面的模板，传入一段迭代器区间，可以在该区间查找val
insert (iterator position, const value_type& val) 在position前插入val
erase (iterator position) 删除position位置的数据
swap (vector& x) 交换两个vector的数据空间
operator[] (size_type n) 像数组一样访问数据

5.练习

题目要求：
在这里插入图片描述

题解：

class Solution 
{
    
    
public:
    int singleNumber(vector<int>& nums) 
    {
    
    
        //这个题需要异或这个位运算
        //异或是相同为0，不同为1。
        //所以两个相同的数异或会得到0
        //0和任何数异或都得到这个数本身
        //题目明确了只有一个数出现一次，其它都出现两次
        //因此我们可以把所有数异或一次，出现两次的数字会抵消变成0
        //最后出现一次的数字一定可以留下来
        int end = 0;
        vector<int>::iterator it = nums.begin();
        //auto it = nums.begin();
        while(it != nums.end())
        {
    
    
            end ^= *it;
            it++;
        }
        //范围for同理
        // for(auto ch : nums)
        //     end ^= ch;
        return end;
    }
};

题目要求：
在这里插入图片描述


题解：
在这里插入图片描述

class Solution {
    
    
public:
    int removeDuplicates(vector<int>& nums) 
    {
    
    
        int sum = 1;
        int slow = 1;
        int fast = 1;
        //快慢指针
        while(fast < nums.size())
        {
    
    
            if(nums[fast] > nums[fast-1])
            {
    
    
                nums[slow++] = nums[fast++];
                sum++;
            }
            else
            {
    
    
                fast++;
            }
        }
        return sum;        
    }
};

题目要求：
在这里插入图片描述

题解：
在这里插入图片描述

class Solution {
    
    
public:
    vector<vector<int>> generate(int numRows) 
    {
    
    
        vector<vector<int>> vv;
        //把size调整为numRows
        vv.resize(numRows);
        for(int i = 0; i < numRows; i++)
        {
    
    
            vv[i].resize(i+1,0);
            //每一行最后一个和第一个初始为1
            vv[i][0] = vv[i][vv[i].size()-1] = 1;
        }

        for(int i = 0; i < numRows; i++)
        {
    
    
            for(int j = 0; j < vv[i].size(); j++)
            {
    
    
                if(vv[i][j] == 0)                
                    vv[i][j] = vv[i-1][j] + vv[i-1][j-1];                
            }
        }
        return vv;
    }
};



vector模拟实现

1.迭代器失效

      迭代器的主要作用就是让算法能够不用关心底层数据结构，而vector迭代器的底层实际是一个指针，在对容器进行操作（例如插入、删除、修改等）后，之前获取的迭代器可能会变得无效。


可能会导致其迭代器失效的操作有：
  1. 会引起其底层空间改变的操作(扩容)，都有可能是迭代器失效，比如：resize、reserve、insert、push_back等。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
int main()
{
    
    
	vector<int> v{
    
     1,2,3,4,5,6 };

	auto it = v.begin();

	// 将有效元素个数增加到100个，多出的位置使用8填充，操作期间底层会扩容
	// v.resize(100, 8);

	// reserve的作用就是改变扩容大小但不改变有效元素个数，操作期间可能会引起底层容量改变
	// v.reserve(100);

	// 插入元素期间，可能会引起扩容，而导致原空间被释放
	// v.insert(v.begin(), 0);
	// v.push_back(8);

	// 给vector重新赋值，可能会引起底层容量改变
	v.assign(100, 8);

	/*
	出错原因：以上操作，都有可能会导致vector扩容，也就是说vector底层旧空间被释放掉，
   而在打印时，it还使用的是释放之间的旧空间，在对it迭代器操作时，实际操作的是一块已经被释放的
   空间，而引起代码运行时崩溃。
	解决方式：在以上操作完成之后，如果想要继续通过迭代器操作vector中的元素，只需给it重新
   赋值即可。
	*/
	while (it != v.end())
	{
    
    
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

  1. 指定位置元素的删除操作–erase

在这里插入图片描述

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
int main()
{
    
    
	vector<int> v{
    
     1,2,3,4,5,6 };

	//earse不会影响底层的空间（不进行扩容和缩容）
	//但是也存在迭代器失效的问题
	//下面这段代码用来删除v中的偶数

	auto it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
    
    
		if (*it % 2 == 0) 
		{
    
    
			//把这个位置数据删除掉
			v.erase(it);
		}
		it++;
	}
	//结果：程序崩溃
	//原因：看图解，erase是会改变end()的


	//解决方法：每次erase操作后都及时更新迭代器
	//erase会返回被删除数据下一位置的迭代器
	//auto it = v.begin();
	//while (it != v.end())
	//{
    
    
	//	if (*it % 2 == 0)
	//	{
    
    
	//		//把这个位置数据删除掉
	//		it = v.erase(it);
	//	}
	//	else
	//	{
    
    
	//		it++;
	//	}
	//}

	return 0;
}

2.反向迭代器

      vector的反向迭代器实现并不困难，只需要复用普通的迭代器，++操作变成调用普通迭代器的–，–调用++即可。

// 反向迭代器需要进行封装，其实就是复用普通迭代器，然后++和--操作反过来
//这里设计模板参数除了迭代器，还有Ref(引用)和Ptr(指针)
//这样设计是为了同时生成普通迭代器和const对象的迭代器

//普通对象（可读可写）：Reverse_iterator<iterator，T&，T*>
//const对象（可读不可写）：Reverse_iterator<const_iterator，const T&，const T*>
template<class Iterator, class Ref, class Ptr>
struct Reverse_iterator
{
    
    
	//给自己也重命名一下，方便用
	typedef Reverse_iterator<Iterator, Ref, Ptr> self;
	Iterator _it;

	Reverse_iterator(Iterator it)
		:_it(it)
	{
    
    }

	self& operator++()
	{
    
    
		_it--;
		return *this;
	}

	self operator++(int)
	{
    
    
		self tmp(*this);
		_it--;
		return tmp;
	}

	self& operator--()
	{
    
    
		_it++;
		return *this;
	}

	self operator--(int)
	{
    
    
		self tmp(*this);
		_it++;
		return tmp;
	}

	Ref operator*()
	{
    
    
		return *_it;
	}

	//返回指针可以让自定义类型自行打印，访问成员
	//->操作符，比较特殊，it->_num转换出来其实是it.operator->()->_num
	Ptr operator->()
	{
    
    
		return _it;
	}

	bool operator!=(const self& s)
	{
    
    
		return _it != s._it;
	}

	bool operator==(const self& s)
	{
    
    
		return _it == s._it;
	}
};

3.完整代码

采用三个迭代器(指针)来维护底层空间：

private:
		iterator _start = nullptr;
		iterator _finish = nullptr;
		iterator _endofstorage = nullptr;

在这里插入图片描述


#pragma once
#include<iostream>
#include<assert.h>
//#include<vector>
using namespace std;

//和库里面的区分开
namespace MyVector
{
    
    
	// 反向迭代器需要进行封装，其实就是复用普通迭代器，然后++和--操作反过来
	//这里设计模板参数除了迭代器，还有Ref(引用)和Ptr(指针)
	//这样设计是为了同时生成普通迭代器和const对象的迭代器

	//普通对象（可读可写）：Reverse_iterator<iterator，T&，T*>
	//const对象（可读不可写）：Reverse_iterator<const_iterator，const T&，const T*>
	template<class Iterator, class Ref, class Ptr>
	struct Reverse_iterator
	{
    
    
		//给自己也重命名一下，方便用
		typedef Reverse_iterator<Iterator, Ref, Ptr> self;
		Iterator _it;

		Reverse_iterator(Iterator it)
			:_it(it)
		{
    
    }

		self& operator++()
		{
    
    
			_it--;
			return *this;
		}

		self operator++(int)
		{
    
    
			self tmp(*this);
			_it--;
			return tmp;
		}

		self& operator--()
		{
    
    
			_it++;
			return *this;
		}

		self operator--(int)
		{
    
    
			self tmp(*this);
			_it++;
			return tmp;
		}

		Ref operator*()
		{
    
    
			return *_it;
		}

		//返回指针可以让自定义类型自行打印，访问成员
		//->操作符，比较特殊，it->_num转换出来其实是it.operator->()->_num
		Ptr operator->()
		{
    
    
			return _it;
		}

		bool operator!=(const self& s)
		{
    
    
			return _it != s._it;
		}

		bool operator==(const self& s)
		{
    
    
			return _it == s._it;
		}
	};

	//vector类模板
	template <typename T>
	class vector
	{
    
    
	public:
		typedef T* iterator;
		typedef const T* const_iterator;
		typedef Reverse_iterator<iterator, T&, T*> reverse_iterator;
		typedef Reverse_iterator< const_iterator, const T&,const T*> reverse_const_iterator;


		iterator begin()
		{
    
    
			//隐式类型转换
			return _start;
		}

		iterator end()
		{
    
    
			return _finish;
		}

		const_iterator begin()const
		{
    
    
			return _start;
		}

		const_iterator end()const
		{
    
    
			return _finish;
		}

		reverse_iterator rbegin()
		{
    
    
			return  _finish-1;
		}

		reverse_iterator rend()
		{
    
    
			return _start-1;
		}

		reverse_const_iterator rbegin()const
		{
    
    
			return _finish-1;
		}

		reverse_const_iterator rend()const
		{
    
    
			return _start-1;
		}

		//
		/

		//无参构造
		vector()
		{
    
    }

		//函数模板，传入容器的一段迭代器区间
		template <typename InputIterator>
		vector(InputIterator first, InputIterator last)
		{
    
    
			while (first != last)
			{
    
    
				push_back(*first);
				first++;
			}
		}

		//构造
		vector(const vector<T>& v)
		{
    
    
			//提前开好空间
			reverse(v.capacity());
			for (auto& e : v)
			{
    
    
				push_back(e);
			}
		}

		vector(size_t n, const T& val = T())
		{
    
    
			reverse(n);
			for (size_t i = 0; i < n; i++)
			{
    
    
				push_back(val);
			}
		}

		//重载给内置类型使用
		//没有的话vector<int> v(5,0)会优先和vector(InputIterator first, InputIterator last)匹配
		//对整形解引用会报错
		vector(int n, const T& val = T())
		{
    
    
			reverse(n);
			for (int i = 0; i < n; i++)
			{
    
    
				push_back(val);
			}
		}
		
		~vector()
		{
    
    
			delete[] _start;
			_start = _finish = _endofstorage = nullptr;
		}

		void swap(vector<T>& v)
		{
    
    
			std::swap(_start, v._start);
			std::swap(_finish, v._finish);
			std::swap(_endofstorage, v._endofstorage);
		}

		//传值传参，拷贝一份，直接交换操作的空间即可
		vector<T>& operator=(vector<T> v)
		{
    
    
			swap(v);
			return *this;
		}

		/// 
		///
		
		void reverse(size_t n)
		{
    
    
			if (n > capacity())
			{
    
    
				//这里扩容空间会变化，先记录size
				//这里扩容空间会变化，先记录size
				//这里扩容空间会变化，先记录size
				size_t sz = size();
				T* tmp = new T[n];
				//这里涉及到深浅拷贝
				for (size_t i = 0; i < sz; i++)
				{
    
    
					tmp[i] = _start[i];
				}

				delete[] _start;
				_start = tmp;
				_finish = _start + sz;
				_endofstorage = _start + n;
			}
		}

		void resize(size_t n, const T& val = T())
		{
    
    
			if (n <= size())
			{
    
    
				_finish = _start + n;
			}
			else
			{
    
    
				//先扩容
				reverse(n);
				while (_finish < _start + n)
				{
    
    
					*_finish = val;
					_finish++;
				}
			}
		}

		T& operator[](size_t pos)
		{
    
    
			assert(pos < size());
			return _start[pos];
		}

		const T& operator[](size_t pos)const
		{
    
    
			assert(pos < size());
			return _start[pos];
		}

		size_t capacity()const
		{
    
    
			return _endofstorage - _start;
		}

		size_t size()const
		{
    
    
			return _finish - _start;
		}

		/// ///
		

		void push_back(const T& x)
		{
    
    
			//复用即可
			insert(end(), x);
		}

		void insert(iterator pos, const T& x)
		{
    
    
			assert(pos <= _finish && pos >= _start);
			if (_finish == _endofstorage)
			{
    
    
				size_t gap = pos - _start;
				//初始扩容需要指定给
				reverse(capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity());
				pos = _start + gap;
			}
			iterator end = _finish;
			while (end > pos)
			{
    
    
				*end = *(end - 1);
				end--;
			}
			*pos = x;
			_finish++;			
		}

		iterator erase(iterator pos)
		{
    
    
			assert(pos < _finish&& pos >= _start);
			iterator it = pos + 1;
			while (it < _finish)
			{
    
    
				*(it - 1) = *it;
				it++;
			}
			_finish--;
			return pos;
		}

	private:
		iterator _start = nullptr;
		iterator _finish = nullptr;
		iterator _endofstorage = nullptr;
	};

}

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转载自blog.csdn.net/2301_76269963/article/details/132278967
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