2、C++ STL: vector容器

3.2、vector容器

声明：本文是在学习C++ STL–标准模板库的笔记，方便以后复习；主要参考《C++ Prime》、《C++标准库》、《黑马程序员匠心之作|C++教程从0到1入门编程》等。

3.2.1、 vector基本概念

功能：

vector数据结构和数组非常相似，也称为单端数组

vector与普通数组区别：

不同之处在于数组是静态空间，而vector可以动态扩展

动态扩展：

并不是在原空间之后续接新空间，而是找更大的内存空间，然后将原数据拷贝新空间，释放原空间
vector容器的迭代器是支持随机访问的迭代器

使用vector前，必须包含头文件#include <vector>;

3.2.2、 vector构造函数

功能描述：

创建vector容器

函数原型：

vector<T> v; //采用模板实现类实现，默认构造函数
vector(v.begin(), v.end()); //将v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身。
vector(n, elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。
vector(const vector &vec); //拷贝构造函数。

例：

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;


void printVector(vector<int>& v) 
{
    
    

	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) 
    {
    
    
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
    
    
	vector<int> v1; //无参构造
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
    
    
		v1.push_back(i);
	}
	printVector(v1);

	vector<int> v2(v1.begin(), v1.end());
	printVector(v2);

	vector<int> v3(10, 100);
	printVector(v3);
	
	vector<int> v4(v3);
	printVector(v4);
}

int main() 
{
    
    

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

输出：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 
100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

3.2.3、 vector赋值操作

功能描述：

给vector容器进行赋值

函数原型：

vector& operator=(const vector &vec);//重载等号操作符
assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。

例：

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

void printVector(vector<int>& v) 
{
    
    

	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) 
    {
    
    
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//赋值操作
void test01()
{
    
    
	vector<int> v1; //无参构造
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
    
    
		v1.push_back(i);
	}
	printVector(v1);

	vector<int>v2;
	v2 = v1;
	printVector(v2);

	vector<int>v3;
	v3.assign(v1.begin(), v1.end());
	printVector(v3);

	vector<int>v4;
	v4.assign(10, 100);
	printVector(v4);
}

int main() 
{
    
    

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

3.2.4、 vector容量和大小

功能描述：

对vector容器的容量和大小操作

函数原型：

empty(); //判断容器是否为空
capacity(); //容器的容量，一般是2的n次方
size(); //返回容器中元素的个数
resize(int num); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。
//如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。
resize(int num, elem); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。

//如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除

vector的capacity很重要

①、一旦内存重新分配，vector元素相关的reference、pointer、iterator都会失效；

②、内存重新分配很消耗时间。

示例：

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

void printVector(vector<int>& v) {
    
    

	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
    
    
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
    
    
	vector<int> v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
    
    
		v1.push_back(i);
	}
	printVector(v1);
	if (v1.empty())
	{
    
    
		cout << "v1为空" << endl;
	}
	else
	{
    
    
		cout << "v1不为空" << endl;
		cout << "v1的容量 = " << v1.capacity() << endl;
		cout << "v1的大小 = " << v1.size() << endl;
	}

	//resize 重新指定大小 ，若指定的更大，默认用0填充新位置，可以利用重载版本替换默认填充
	v1.resize(15,10);
	printVector(v1);

	//resize 重新指定大小 ，若指定的更小，超出部分元素被删除
	v1.resize(5);
	printVector(v1);
}

int main() {
    
    

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

输出：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
v1不为空
v1的容量 = 16
v1的大小 = 10
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 10 10 10 
0 1 2 3 4

这里要注意的是为什么v.capacity是16，因为vector的容量是2的n次方，这里因为vector存了10个数，因此capacity是2的4次方！

总结：

判断是否为空 — empty
返回元素个数 — size
返回容器容量 — capacity
重新指定大小 — resize

3.2.5、 vector插入和删除

功能描述：

对vector容器进行插入、删除操作

函数原型：

push_back(ele); //尾部插入元素ele
pop_back(); //删除最后一个元素
insert(const_iterator pos, ele); //迭代器指向位置pos插入元素ele
insert(const_iterator pos, int count,ele);//迭代器指向位置pos插入count个元素ele
erase(const_iterator pos); //删除迭代器指向的元素
erase(const_iterator start, const_iterator end);//删除迭代器从start到end之间的元素
clear(); //删除容器中所有元素

示例：

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

void printVector(vector<int>& v) {
    
    

	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
    
    
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//插入和删除
void test01()
{
    
    
	vector<int> v1;
	//尾插
	v1.push_back(10);
	v1.push_back(20);
	v1.push_back(30);
	v1.push_back(40);
	v1.push_back(50);
	printVector(v1);
	//尾删
	v1.pop_back();
	printVector(v1);
	//插入
	v1.insert(v1.begin(), 100);
	printVector(v1);

	v1.insert(v1.begin(), 2, 1000);
	printVector(v1);

	//删除
	v1.erase(v1.begin());
	printVector(v1);

	//清空
	v1.erase(v1.begin(), v1.end());
	v1.clear();
	printVector(v1);
}

int main() {
    
    

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

输出：

10 20 30 40 50 
10 20 30 40 
100 10 20 30 40 
1000 1000 100 10 20 30 40 
1000 100 10 20 30 40

总结：

尾插 — push_back
尾删 — pop_back
插入 — insert (位置迭代器)
删除 — erase （位置迭代器）
清空 — clear

3.2.6、 vector数据存取

功能描述：

对vector中的数据的存取操作

函数原型：

at(int idx); //返回索引idx所指的数据
operator[]; //返回索引idx所指的数据
front(); //返回容器中第一个数据元素
back(); //返回容器中最后一个数据元素

示例：

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

void test01()
{
    
    
	vector<int>v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
    
    
		v1.push_back(i);
	}

	for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
	{
    
    
		cout << v1[i] << " ";
	}
	cout << endl;

	for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
	{
    
    
		cout << v1.at(i) << " ";
	}
	cout << endl;

	cout << "v1的第一个元素为： " << v1.front() << endl;
	cout << "v1的最后一个元素为： " << v1.back() << endl;
}

int main() {
    
    

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

输出：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
v1的第一个元素为： 0
v1的最后一个元素为： 9

总结：

除了用迭代器获取vector容器中元素，[ ]和at也可以
front返回容器第一个元素
back返回容器最后一个元素

3.2.7、 vector互换容器

功能描述：

实现两个容器内元素进行互换

函数原型：

swap(vec); // 将vec与本身的元素互换

例：

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

void printVector(vector<int>& v) {
    
    

	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
    
    
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
    
    
	vector<int>v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
    
    
		v1.push_back(i);
	}
	printVector(v1);

	vector<int>v2;
	for (int i = 10; i > 0; i--)
	{
    
    
		v2.push_back(i);
	}
	printVector(v2);

	//互换容器
	cout << "互换后" << endl;
	v1.swap(v2);
	printVector(v1);
	printVector(v2);
}

void test02()
{
    
    
	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 100000; i++) {
    
    
		v.push_back(i);
	}

	cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
	cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;

	v.resize(3);

	cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
	cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;

	//收缩内存
	vector<int>(v).swap(v); //匿名对象

	cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
	cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;
}

int main() {
    
    

	test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {
    
    

	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
    
    
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
    
    
	vector<int>v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
    
    
		v1.push_back(i);
	}
	printVector(v1);

	vector<int>v2;
	for (int i = 10; i > 0; i--)
	{
    
    
		v2.push_back(i);
	}
	printVector(v2);

	//互换容器
	cout << "互换后" << endl;
	v1.swap(v2);
	printVector(v1);
	printVector(v2);
}

void test02()
{
    
    
	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 100000; i++) {
    
    
		v.push_back(i);
	}

	cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
	cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;

	v.resize(3);

	cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
	cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;

	//收缩内存
	vector<int>(v).swap(v); //匿名对象

	cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
	cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;
}

int main() {
    
    

	test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

输出：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 
互换后
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
v的容量为：131072
v的大小为：100000
v的容量为：131072
v的大小为：3
v的容量为：3
v的大小为：3

总结：swap可以使两个容器互换，可以达到实用的收缩内存效果

3.2.8、vector预留空间

功能描述：

减少vector在动态扩展容量时的扩展次数

函数原型：

reserve(int len);//容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问。

注意：

vector不能使用reserve（）缩减容量，调用reserve（）所给的实参如果小于当前vector的容量，将会失效。

示例：

#include <vector>

void test01()
{
    
    
	vector<int> v;

	//预留空间
	v.reserve(100000);

	int num = 0;
	int* p = NULL;
	for (int i = 0; i < 100000; i++) {
    
    
		v.push_back(i);
		if (p != &v[0]) {
    
    
			p = &v[0];
			num++;
		}
	}

	cout << "num:" << num << endl;
}

int main() {
    
    

	test01();
    
	system("pause");

	return 0;
}

输出：

num:1

总结：如果数据量较大，可以一开始利用reserve预留空间

3.2.9、vector容器的能力：

①、vector是将元素复制到dynamic array中，元素之间存在一定的顺序，所以vector是一种有序集合，支持随机访问；

②、在末端增加或删除元素，效率比较高；在前端或中段插入或删除元素效率比较低；

3.2.10、vector的异常处理

①、如果push_back（）安插元素时发生异常，函数将不产生效用。
②、如果元素的 copy/move 操作（包括构造函数和 assignment 操作符）不抛出异常，那么insert（）、emplace（）、emplace_back（）和push_back（）要么成功，要么不产生效用。
③、pop_back（）绝不会抛出任何异常。
④、如果元素的copy/move操作（包括构造函数和assignment操作符）不抛出异常，erase（）就不抛出异常。
⑤、swap（）和clear（）不抛出异常。
⑥、如果元素的copy/move操作（包括构造函数和assignment操作符）不抛出异常，那么所有操作不是成功，就是不产生效用。

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