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vector的文档介绍#xff1a;cplusplus.com/reference/vector/vector/
1.基本概念
简单来说#xff0c;vector是表示可以改变大小的数组的顺序容器。使用连续的存储位置来存储元素#xff0c;因此可以通过常规指针的偏移量来高效访问。
2.内部机制
vector…vector的介绍
vector的文档介绍cplusplus.com/reference/vector/vector/
1.基本概念
简单来说vector是表示可以改变大小的数组的顺序容器。使用连续的存储位置来存储元素因此可以通过常规指针的偏移量来高效访问。
2.内部机制
vector内部使用动态分配的数组来存储元素。插入新元素时数组可能需要重新分配以增大尺寸这是一项相对昂贵的任务。为避免频繁重新分配vector可能会分配一些额外的存储空间以适应可能的增长。vector的实际容量可能大于存储元素所需的空间即大小。
3.内存管理
库采用不同的增长策略来平衡内存使用和重新分配。重新分配通常只在大小以对数增长间隔发生时进行以提供摊还常数时间复杂度的插入操作如push_back。与数组相比向量消耗更多内存但具备管理和动态增长存储的能力。
4.vector的原型 vector的使用 vector 学习时一定要学会查看文档 vector 在实际中非常的重要在实际中我们熟悉常见的接口就可以下面列出了哪些接口是要重点掌握的。vector与string都基于顺序表实现因此接口相似。如果已经掌握string用法的理解vector会更容易。后续讲解将简要提及相似之处重点介绍vector的特有特性和用法。 迭代器
begin()
功能说明返回一个指向vector第一个元素的迭代器。注意有可读可写和只读两种迭代器。
rbegin()
功能说明返回一个指向vector最后一个元素的迭代器。同样有可读可写和只读两种。下面讲解的迭代器都如此
end()
功能说明返回一个指向vector最后一个元素之后位置的迭代器。
rend()
功能说明返回一个指向vector第一个元素之前位置的反向迭代器。
构造函数 1.使用填充构造
//原型explicit vector (size_type n, const value_type val value_type(),const allocator_type alloc allocator_type());
vectorint v1(10, 1);//创建一个包含10个整数的vector每个整数初始化为1
vectorstring v2(10, ***);//创建一个包含10个字符串的vector每个字符串初始化为***
2.使用迭代器范围构造
//原型template class InputIterator vector (InputIterator first, InputIterator lastconst allocator_type alloc allocator_type());
vectorint v3(v1.begin(), v1.end());//使用v1的迭代器范围构造v3string str(hello world);
vectorchar v4(str.begin(), str.end());//使用字符串string的迭代器范围构造字符vector v4int a[] {16, 2, 77, 29};
vectorint v5(a, a 4); // 使用数组a的迭代器范围构造v5
补充配合sort函数的使用进行升序和降序排序
sort(v5.begin(), v5.end()); // 使用默认比较器lessint对v5进行升序排序
sort(v5.begin(), v5.end(), greaterint()); // 使用greaterint比较器对v5进行降序排序
sort(v5.rbegin(),v5.rend()); // 使用反向迭代器对v5进行降序排序
sort(str.begin(), str.end()); // 对字符串str进行字典序排序
sort(a, a 4); // 对数组a进行排序
容量相关的操作
size()
功能说明返回vector中当前元素的个数。
max_size()
功能说明返回vector中能容纳的最大元素个数。
capacity()
功能说明返回vector在当前情况下能容纳的元素个数。
reserve()
功能说明扩容。注意reserve不改变vector的大小即size()的值也不初始化新分配的内存。易错展示 vectorint v1;
v1.reserve(10);
for (size_t i 0; i 10; i) {v1[i] i; // 错误v1.size()仍为0访问v1[i]是未定义行为。
} 正确做法 vectorint v1;
v1.reserve(10);
for (size_t i 0; i 10; i) {v1.push_back(i); // 正确使用push_back添加元素并初始化。
}
resize()
功能说明扩容初始化 vectorint v1;
v1.resize(10); // 改变大小为10新元素初始化为0对于int类型。
for (size_t i 0; i 10; i) {v1[i] i; // 正确v1的大小已经是10。
}
empty()
功能检查vector是否为空。如果vector的大小为0则返回true否则返回false
shrink_to_fit()
功能请求移除vector中多余的容量。调用后vector的容量将被调整为当前大小即size()的值前提是这不会增加内存分配的总大小。
元素访问
operator[]
功能通过索引访问vector中的元素。注意不进行边界检查如果索引超出范围则行为未定义可能导致程序崩溃或数据损坏 vectorint v {1, 2, 3};int first v[0]; // 访问第一个元素值为1。
at()
功能通过索引访问vector中的元素。与operator[]不同at会进行边界检查。如果索引超出范围则抛出std::out_of_range异常。 vectorint v {1, 2, 3};int second v.at(1); // 访问第二个元素值为2。
data()
功能说明返回指向vector中第一个元素的指针类型为T*其中T是vector存储的元素类型。如果vector为空则返回空指针。类似于string中的c_str()方法但data返回的是可修改的指针。 vectorint v {1, 2, 3};int* ptr v.data();cout ptr[0] ptr[1] ptr[2] endl; // 输出1 2 3
修改操作
push_back()
功能在vector末尾添加一个元素。
pop_back()
功能移除vector末尾的元素.
insert()
功能在指定位置插入一个或多个元素。 int a[] { 16,2,77,29,3,33,43,3,2,3,3,2 };vectorint v1(a, a sizeof(a)/sizeof(int));// 头插 v1.insert(v1.begin(), 100);erase()
功能移除指定位置的元素或一段元素。 int a[] { 16,2,77,29,3,33,43,3,2,3,3,2 };vectorint v1(a, a sizeof(a)/sizeof(int));// 头删v1.erase(v1.begin());// 删除第3个数据v1.erase(v1.begin() 2);
注意std::vector中使用erase和insert后迭代器失效的情况
在C的STL标准模板库中vector是一个动态数组其内存可以重新分配和移动。因此当你对vector进行erase或insert可能会导致指向vector元素的迭代器失效。失效的迭代器不能再被用来访问vector中的元素因为这样做会导致未定义行为。
下面的代码例子展示了在std::vector中使用erase后迭代器失效的情况
#include iostream
#include vector
using namespace std;int main() {vectorint vec { 1, 2, 3, 4, 5 };// 创建一个指向vector中第三个元素的迭代器auto it vec.begin() 2; // 指向3// 输出迭代器指向的值cout Before erase: *it endl; // 输出: 3// 删除迭代器指向的元素vec.erase(it);// 此时it已经失效for (auto e : vec) {cout e ;}cout endl;// 下面的代码是未定义行为因为it已经失效// cout After erase (undefined behavior): *it endl; // 不要这样做return 0;
}
正确做法
#define _CRT_SECURE_NO_EARNINGS 1
#include iostream
#include vector
using namespace std;int main() {vectorint vec { 1, 2, 3, 4, 5 };// 创建一个指向vector中第三个元素的迭代器auto it vec.begin() 2; // 指向3// 输出迭代器指向的值cout Before erase: *it endl; // 输出: 3// 删除迭代器指向的元素it vec.erase(it);// 我们可以获取删除元素后的下一个元素for (auto e : vec) {cout e ;}cout endl;cout After erase (undefined behavior): *it endl; // 此时的it指向被删除的位置的下一个元素4return 0;
}
下面的代码例子展示了在std::vector中使用insert后迭代器失效的情况
#define _CRT_SECURE_NO_EARNINGS 1
#include iostream
#include vector
using namespace std;int main() {vectorint vec { 1, 2, 3, 4, 5 };vectorint::iterator it vec.begin() 2;cout it: *it endl;// 插入新元素vec.insert(vec.begin(), 10); // 在开头插入10for (auto e : vec) {cout e ;}cout endl;// 所有指向vec元素的迭代器包括end()之前的迭代器都可能失效// 下面的代码同样是未定义行为因为之前的迭代器即使它们没有直接指向被插入的位置也可能不再有效// cout After insert (undefined behavior): *it endl; // 这是错误的return 0;
}
正确做法
#define _CRT_SECURE_NO_EARNINGS 1
#include iostream
#include vector
using namespace std;int main() {vectorint vec { 1, 2, 3, 4, 5 };vectorint::iterator it vec.begin() 2;cout it: *it endl;// 插入新元素vec.insert(vec.begin(), 10); // 在开头插入10for (auto e : vec) {cout e ;}cout endl;// 正确的做法是重新获取迭代器it vec.begin() 2;cout After insert (undefined behavior): *it endl; return 0;
}
swap()
功能交换两个vector的内容。
clear()
功能移除vector中的所有元素使其变为空容量。
assign()
功能清楚vector中的值并用新值重新赋值。 v1.assign(10, 1); // 将v1重新赋值为10个1
补充find在 vector 中的应用
vector中的findvector不像string在成员函数中直接提供了find(),而是通过algorithm头文件中的find函数用于查找元素的位置。
#includeiostream
#includealgorithm
using namespace std;int main()
{int a[] { 16,2,77,29,3,33,43,3 };vectorint v1(a, a sizeof(a)/sizeof(int));auto pos find(v1.begin(), v1.end(), 3); // 在v1中查找元素3// 删除第3个数据v1.erase(v1.begin()2);return 0;
}
迭代器失效问题
#includeiostream
#includealgorithm
using namespace std;int main()
{int a[] { 16,2,77,29,3,33,43,3 };vectorint v1(a, a sizeof(a)/sizeof(int));auto pos find(v1.begin(), v1.end(), 3); // 在v1中查找元素3// 删除所有的3 -- 涉及迭代器失效后面解决while(pos ! v1.end()){v1.erase(pos);pos find(v1.begin(), v1.end(), 3); // 可能导致无限循环因为pos可能已失效}return 0;
}
原因vector在insert或erase操作后可能会重新分配内存尤其是当容量不足时导致所有指向该vector的迭代器失效。
解决 while((pos find(v1.begin(), v1.end(), 3)) ! v1.end()){v1.erase(pos);}
