c++STL中的vector

介绍

vector是表示可变大小数组的序列容器。
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。
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。
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。
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。
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。

用法

1. 头文件

#include<vector>

2. vector声明及初始化

vector<int> vec;        //声明一个int型向量
vector<int> vec(5);        //声明一个初始大小为5的int向量
vector<int> vec(10, 1);    //声明一个初始大小为10且值都是1的向量
vector<int> vec(tmp);    //声明并用tmp向量初始化vec向量
vector<int> tmp(vec.begin(), vec.begin() + 3);    //用向量vec的第0个到第2个值初始化tmp
int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};    
vector<int> vec(arr, arr + 5);        //将arr数组的元素用于初始化vec向量
//说明：当然不包括arr[4]元素，末尾指针都是指结束元素的下一个元素，
//这个主要是为了和vec.end()指针统一。
vector<int> vec(&arr[1], &arr[4]); //将arr[1]~arr[4]范围内的元素作为vec的初始值

3. vector基本操作

(1). 容量

向量大小： vec.size();
向量最大容量： vec.max_size();
更改向量大小： vec.resize();
向量真实大小： vec.capacity();
向量判空： vec.empty();
减少向量大小到满足元素所占存储空间的大小： vec.shrink_to_fit(); //shrink_to_fit

(2). 修改

多个元素赋值： vec.assign(); //类似于初始化时用数组进行赋值
末尾添加元素： vec.push_back();
末尾删除元素： vec.pop_back();
任意位置插入元素： vec.insert();
任意位置删除元素： vec.erase();
交换两个向量的元素： vec.swap();
清空向量元素： vec.clear();

(3)迭代器

开始指针：vec.begin();
末尾指针：vec.end(); //指向最后一个元素的下一个位置
指向常量的开始指针： vec.cbegin(); //意思就是不能通过这个指针来修改所指的内容，但还是可以通过其他方式修改的，而且指针也是可以移动的。
指向常量的末尾指针： vec.cend();

(4)元素的访问

下标访问： vec[1]; //并不会检查是否越界
at方法访问： vec.at(1); //以上两者的区别就是at会检查是否越界，是则抛出out of range异常
访问第一个元素： vec.front();
访问最后一个元素： vec.back();
返回一个指针： int* p = vec.data(); //可行的原因在于vector在内存中就是一个连续存储的数组，所以可以返回一个指针指向这个数组。这是是C++11的特性。

(4)算法

遍历元素

vector<int>::iterator it;
for (it = vec.begin(); it != vec.end(); it++)
    cout << *it << endl;
//或者
for (size_t i = 0; i < vec.size(); i++) {
    cout << vec.at(i) << endl;
}

元素翻转

#include <algorithm>
reverse(vec.begin(), vec.end());

元素排序

#include <algorithm>
sort(vec.begin(), vec.end()); //采用的是从小到大的排序
//如果想从大到小排序，可以采用上面反转函数，也可以采用下面方法:
bool Comp(const int& a, const int& b) {
    return a > b;
}
sort(vec.begin(), vec.end(), Comp);

4. vector与set基本操作示例

#include<iostream>
#include<set>
#include<vector>
using namespace std;
int main()
{
    cout<<"vector测试开始"<<endl;
    vector<int> a;
    a.push_back(1);
    a.push_back(2);
    cout<<"利用下标索引取值a[0]:"<<a[0]<<endl;

    a.insert(a.begin(),3);//在向量起始位置增加新元素。vector中用insert插入时，须提供插入的位置
    a.insert(a.end(),3);//在向量末尾追加新元素。
    cout<<"利用at函数取值a.at(1)："<<a.at(1)<<endl;
    cout<<"使用begin()函数取向量的第一个值："<<*a.begin()<<endl;
    cout<<endl;

    cout<<"set集测试开始"<<endl;
    set<int> s; //set没有push_back()/pop_back(),也不能用s[i],at(i)取值
    set<int> s1;
    s.insert(1);
    s.insert(2);

    s1.insert(3);
    s1.insert(4);
    s1.insert(2);

    cout<<"取s集合的第一个元素："<<*s.begin()<<endl;
    cout<<"取s集合逆序的第一个元素："<<*s.rbegin()<<endl;
    cout<<"取s集合逆序的最后一个元素："<<*s.rend()<<endl;
    cout<<"找s集合中的0元素："<<*s.find(0)<<endl;//找到元素，则返回元素位置，找不到元素返回最后一个元素的位置
    cout<<"取s集合顺序的最后一个元素："<<*s.end()<<endl;

    cout<<"集合交换前s1集合：";
    set<int>::iterator it=s1.begin();
    for(;it!=s1.end();it++)
    {
        cout<<*it<<" ";
    }
    cout<<endl;

    s1.swap(s);
    cout<<"两个集合交换后：";
    set<int>::iterator it1 = s1.begin();
    for(;it1!=s1.end();it1++)
    {
        cout<<*it1<<" ";
    }
    cout<<endl;

    s.insert(s1.begin(),s1.end());
    cout<<"两个集合合并后：";
    set<int>::iterator it2 = s.begin();
    for(;it2!=s.end();it2++)
        cout<<*it2<<" ";
    cout<<endl;

    return 0;
}
输出结果：
vector测试开始
利用下标索引取值a[0]:1
利用at函数取值a.at(1)：1
使用begin()函数取向量的第一个值：3

set集测试开始
取s集合的第一个元素：1
取s集合逆序的第一个元素：2
取s集合逆序的最后一个元素：1
找s集合中的0元素：2
取s集合顺序的最后一个元素：2
集合交换前s1集合：2 3 4
两个集合交换后：1 2
两个集合合并后：1 2 3 4

介绍

用法

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