一、简介

vector,是同一类型的对象的集合,这一集合可看作可变大小的数组,是容器的一种。

  1. 对于容器来说,其重要特性之一便是于可以在运行时高效地添加元素
  2. 类似于数组,vector采用连续内存地址来存储元素,因此vector属于顺序容器。也就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;同时它比数组更加灵活,它的大小(size)是可以动态改变的,且它的大小会被容器自动处理。
    • 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,使得分配的存储空间(capacity)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,vc里是每次增大当前capacity的一半。但是无论如何,重新分配总是对数增长的间隔大小,在末尾插入一个元素的时候则能够在常数时间的复杂度完成的。
  3. 在这里应理解好sizecapacity之间的关系,这将有助于理解vec.resize()vec.reserve()的区别:
    • 容器的capacity是其size的上界,size总是<=capacity;当所需求的size>当前capacity时,vector便会如上文所述一般对capacity进行动态分配,以满足目标size需求。
    • 我们使用[]操作符时,只能访问size大小内的容器空间,这才是真正存在对象的内存空间;而>size同时<capacity的内存则属于“野”内存。
  4. 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、用法

1. 头文件

#include<vector>

2. vector的声明及初始化

(1)不带参数的构造函数初始化

// 初始化一个size为0的vector
vector<int> vec;

(2)带参数的构造函数初始化

仅指定vector大小,此时每个元素值为默认值0

vector<int> vec(10);    //初始化了10个默认值为0的元素

指定vector大小和元素初始值

vector<int> vec(10,1); //初始化了10个值为1的元素
// 或是
vettor<int> vec = {1, 2, 3}; //初始化了1,2,3这3个元素

(3)通过同类型的vector初始化

vector<int> temp(5,1);
// 通过temp容器初始化一个元素相同的vec向量
vector<int> vec(temp);

通常来说,前三种便足够我们平时使用了。

(4)通过数组地址初始化

int a[5] = {1,2,3,4,5};
// 以数组a的元素初始化vector,注意地址是从0到5(左闭右开区间)
vector<int> vec(a, a+5);

(5)通过insert函数初始化

使用同类型的vector以及insert函数初始化

// insert初始化方式将同类型的迭代器对应的始末区间(左闭右开区间)内的值插入到vector中
vector<int> temp(6,6);
vecot<int> vec;
// 将temp[0]~a[2]插入到vec中,vec.size()由0变为3
vec.insert(vec.begin(), temp.begin(), temp.begin() + 3);

使用数组以及insert函数初始化

int a[6] = {6,6,6,6,6,6};
vector<int> vec;
// 将a的所有元素插入到vec中
vec.insert(vec.begin(), a, a+7);

通过insert函数添加m个值为n的元素

// 在vec开始位置处插入6个1
vec.insert(vec.begin(), 6, 1);

(6)通过copy函数赋值

vector<int> vec(5,1);
int a[5] = {2,2,2,2,2};
vector<int> target(10); // 将vec中元素全部拷贝到target开始的位置中,注意拷贝的区间为vec.begin() ~ vec.end()的左闭右开的区间
copy(vec.begin(), vec.end(), target.begin()); // 拷贝区间也可以是由数组地址构成的区间
copy(a, a+5, vec.begin() + 5);

3. vector基本操作

1)容量相关

  • 容器目前大小:vec.size()
  • 容器目前容量:vec.capacity()
  • 容器最大允许容量:vec.max_size();
  • 判断容器是否为空:vec.empty()
  • 请求容器capacity减少至size大小:vec.shrink_to_fit()
  • 更改容器容量:vec.reverse(size_type n)
  • 更改容器大小
    • 目标size小于当前size则截取前目标size个元素;大于则以元素填充存储空间至目标size
    • vec.resize(size_type n)仅指定size修改后大小n,需元素填充则以默认值0填充
    • vec.resize(size_type n, value_type val)指定目标size大小n以及填充元素的值val

2)修改元素

  • 末尾添加元素:vec.push_back(value_type val)
  • 末尾删除元素:vec.pop_back()
  • 对容器赋值:
    • vec.assign(const_iterator first, const_iterator last)将同类型容器目标区间[first, last)内的元素赋给调用者
    • vec.assign(size_type n, const T& x = T())将n个x赋给调用者
  • 在指定位置插入元素:
    • vec.insert(const_iterator position, value_type& val)在指定位置position插入元素val
    • vec.insert(const_iterator position, size_type n, value_type& val)在指定位置position插入n个元素val
    • vec.insert(const_iterator position, InputIterator first, InputIterator last)在指定位置插入同类型容器目标区间内的元素
  • 在指定位置删除元素
    • vec.erase(const_iterator position)删除指定位置的素
    • vec.erase(const_iterator first, const_iterator last)删除指定区间内的元素
  • 与另一个容器交换元素:vec.swap(vector& x)
  • 清空容器元素:vec.clear()
    • 调用这个方法后,vec的size置为0但capacity不一定会重新分配

3)使用迭代器

  • 声明迭代器(类似指针):vector<size_type>::Iterator i

    • 访问迭代器指向的元素:*i
  • 可写迭代器
    • 指向容器开头:vec.begin()
    • 指向容器结尾(指向最后一个元素再往后的一个内存):vec.end()
  • 只读迭代器(不能通过该指针来修改元素)
    • 指向容器开头:vec.cbegin()
    • 指向容器结尾:vec.cend()

4)访问元素

  • 访问指定位置元素。通过下面两个方法的比较可以看到,我们平时应优先使用vec.at(i):

    • vec[i]下标访问。不会下标检查是否越界,越界时返回一串无规律整形。
    • vec.at(i)通过at函数访问。如果越界会抛出out of range的异常
  • 访问第一个元素:vec.front()
  • 访问最后一个元素:vec.back()
  • 返回一个元素组成的数组的指针:int* p = vec.data()

4. 常用操作

1)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;
}
```

2)元素翻转

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

3)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);
```

文章最后,我个人认为头文件<algorithm>中的reverse()函数写得特别优雅,在此贴出源码

template <class BidirectionalIterator>
void reverse (BidirectionalIterator first, BidirectionalIterator last)
{
while ((first != last) && (first != --last)) {
std::iter_swap (first,last);
++first;
}
}

主要参考资料

  1. C++ STL之vector用法总结
  2. C++-api

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